Силовой полупроводниковый прибор Советский патент 1980 года по МПК H01L29/74 

Пред; эгаемое изобретение отмосится к облао тк гюлугфоводииковой техники и может быть использовано при конструировании силовых приборов: тиристоров, симнсторов, фототиристоров, траизлсторов и других. КзЕ:;С;нь оиговие гирксторы, п которы:х для улучшс-1 ня ддпамических (di/dt, Т-уд) и тепловых (Ди, R, ) гшрамстро з узе.пичивается яерямстра зм1ггтер1гого перехода со стороны управляющего электрода и, чтобы обеспечить необходимую плотность тока управления вдоль указанного нериметра, встраивается вспомогательная тнристорная структура, усиливающая входной ток унравления 1. Однако, из-за технологического разброса электрофизических и геометрических параметров основной тиристорной структуры вдоль большого периметра эмиттерного перехода, практически трудно обеспечить одиородность включения всего периметра. Наиболее близким техническим решением является силовой полупроводниковый прибор, выполненный на основе многослойной кремниевой структуры, например п-р-г1--р, содержащий основную и вспомогаTcHbiiyio структуры Н разветвленный со стороны управляющего элек1рода эмиттерный переход основной структуры 2. Це. изобретения является улучшение динамических и тепловых параметров силового кремт ие1ззго прибора. Указанна. цель достигается тем, что гфибор снабже средством, об еспечивающим по мере удаленн.ч от управляющего электрода увеАичение коэффициента инжекции эмиттерного перехода, таким как шуитировка эмиттерного перехода основной структуры, плотность которой убывает по мере удаления от управляющего электрода с одинаковой площадью шунтов уменьшением площади шунктов по мере удаления от управляющего электрода. В качестве конкретного примера рассмотрим конструкштю силового тиристора, вьнюлненного на основе К5к;мниевой п -р-п-р структуры большой нлощади с использованием вспомогательной тиристорной структуры и разветвленного защунгарованного по краю со стороны управляющего электрода (УЗ) эмиттерного перехода 1 виде радиальных лучей. Увеличение 3 сопротивления утечки вдоль края эмиттерного перехода основной тиристорной структуры обес печивается увеличением расстояния между шунтами по мере удаления от УЭ. Регулирование сопротивления утечки края эмиттерного перехода может быть выполнено также изменением геометрических размеров шунтов, при этом зтеличение размеров шунтов ведет к |Уменьшению сопротивления утечки. Возможна конструкция, в которой сопротивление ,,утечки регулируется сочетанием изменения плотности и размеров шунтов вдоль разветвленного п+-р эмиттера с переменным удале1шем от также конструквдя, в которой расстояние между границей эмиттерного п-p перехода основной стр5т туры со стороны УЭ и первым рядом шунтов увеличивается от УЭ, Указанная неравномерность шунтировки вдоль луча эмиттерного перехода и относительно края основной тиристорной структуры растягивает включенное состояние во времени и пространстве так, что может быть обеспечена одновременность включения всей протяженности эмиттерного перехода основной структуры. Граница эмиттера основной структуры в в период нарастания анодного тока включается однородно, что свидетельствует о хорошем рас текании тока от вспомогательной структуры, В период установления стационарного состояни наблюдается уплотнение тока в наиболее удаленных от УЭ областях п+ - эмиттера, что объясняется меныдам сопротивлением утечки. Такой характер распределения тока способству ет более быстрому и однородному вкл1оче1лно всей площади структуры. Силовой тиристор данной конструкции имеет большие значения di/dt 600 А/мкс при токе 2500А, ударного тока 1уд. 34 кА, вся площадь прибора включается за 0, мсек, 1 1500 В/МКС, О-Ь.. Формула изобретения 1.Силовой полупроводниковый прибор, выполненный на основе многослойной кремниевой структуры, например п-р-п-р, содержащий основную и вспомогательную структуры и разветвленный со стороны управляющего электрода эмиттерный п-р переход основной структуры, отличающийся тем, что, с целью улучшения динамических и тепловых параметров, он снабжен средством, обеспечивающим увеличение по мере удаления от управляющего электрода коэффициента инжекции эмиттерного ; перехода, 2.Силовой полупроводниковый прибор по п, 1, отличающийся тем, что в качестве средства использована шунтировка эмиттерного перехода основной структуры, плотность которой убывйет по мере удаления от управляющего электрода, причем площадь шунтирующих элементов одинаковая. 3.Силовой полупроводниковый прибор по п, 1, отличающийся тем, что в качестве средства использована шунтировка эмиттерноро перехода основной структуры, площадь равноудаленных шунтирующих областей, в которой уменьшается при удалении от управляющего электрода. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Brewster j. в., Као Y. С.Uriah J., iEEE Conf Rec . Meet IEEE Int. AppI Sor Milwankee Wick, 1973, 2.Авторское свидетельство СССР № 363410, 1971 (прототип).