Симметричный тиристор

 

СОЮЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

4 ц И 01 I. 29/74

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬГП Й (21) 1773554/26-25 (22) 20.04.72 (46) 07,02.85. Бюл. Р 5 (72) Ю.А.Евсеев и А.Н.Думаневич (53) 621.382.3(088.8) (54)(57) 1. СИИИЕТРИЧНЫЙ ТИРИСТОР, выполненный на основе пятислойной структуры с зашунтированными змиттерными p -n-переходами, причем эмиттерные слои электронного типа проводимости занимают ие более половины поверхности основного токосъема, а их проекции на верхнюю или нижнюю плоскость пластины не перекрываются с управляющим электродом, присоеди„„SU„„397121 А нены к дырочной области, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения стойкости к высоким скоростям нарастания анодного тока и помехам по напряжению, между управляющим электродом и контактом основного токосъема расположены дополнительные участки электронного типа проводимости, отделенные от упомянутых электродов участками дырочного типа проводимости таким образом, что проекция одного из этих участков на нижнюю плоскость пластины попадает в область электронного типа проводимости.

397121

2. Тирнстор по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что между управляющим электродом и основным токосьемом нанесена металлизация, связываю,щая участки электронного и дырочного типов проводимости.

3. Тиристор по пп.1,2, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью выравнивания токов управления, дополнительные участки электронного типа проводимости выполнены в виде полуколец, одно из которых хотя бы

Изобретение относится к полупроводпиковым приборам и может быть использовано в тиристорах на основе многослойных структур.

Известные симметричные тиристоры с однополярным током управления облада:зт относительно низкими значениями разрушающей крутизны di/dt нарастания тока нагрузки, а также малой помехостойкостью цепи управления.

Предлагаемый симметричный тиристор (симистор) позволяет реализовать высокие значения di/dt. и обла15 дает высокой помехостойкостью . по напряжению.

Это достигается тем, что в нем между управляющим электродом и конта.".том основного токосъема располо20 жены дополнительные участки электрон-! ого типа проводимости, отделенные от упомянутых электродов участками. дырочного типа проводимости таким образом, что проекция одного из этих участков на нижнюю плоскость пластины попадает в область электронного типа проводимости.

На фиг.1 изображен предлагаемый симпстор, продольный разрез, на фиг.2 — то же, вид сверху.

Предлагаемый симистор содержит слой 1 исходного полупроводника с электронным типом проводимости, слои 2-3 дырочного типа проводимости, слои 4,5,6,7,8 электронного типа nðoâoäèìoñòè, электронно-дырочные переходы 9-15, верхние силовые металлические контакты-электроды частично приближено к контакту управляющего электрода.

4. Тиристор по пп.1-3, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целЬю увеличения стойкости прибора к высоким скоростям нарастания анодного напряжения, дополнительные участки и области электронного типа проводимости, расположенные на плоскости присоединения управляющего электрода, разделены областями дырочного типа проводимости.

16, 17, нижний силовой металлический контакт 18, контакт 19 управляющего электрода, металлические перекрытия 20, 21 шунтирующие Р -п-переходы 13 и 14.

С двух сторон между областью р-типа, к которой присоединен контакт

19 управляющего электрода, и областями 4 и 8 O -òènà, которые имеют оми-.— ческий контакт с металлическими электродами 16 и 17, расположены дополнительные участки 6 и ? tl -типа, отделенные от участков 8 и 4 0 -типа областью р -типа, а именно частью слоя 2, выведенного на поверхность пластины. При этом дополнительные участки 6 и 7 расположены таким образом, что проекция одного из них на нижнюю плоскость пластины попадает в область П -типа проводимости, а проекция другого — в область р -типа проводимости.

Для улучшения условий протекания тока при включении симистора возможно применение металлических перемычек 20 и 21, шунтирующих р -11-переходы 13 и 14.

При приложении сигнала управления ("+" на электрод 19. и "-" на электрод 17, обычно электрически свя " занный с электродом 16) включение начинается на участках 6 и 7. Это, например, достигается радиальной кон-. струкцией структуры с управляющим электродом, расположенным в центре .круга (фиг.2), или дополнительным шунтированием -A-перехода в слоях

4 и 8..

397121

В направлении пропускания тока принцип действия аналогичен принципу действия тиристора с регенеративным управлением.

Для обратного включения, когда S к верхнему основному электроду приложено положительное относительно нижнего электрода напряжение, при подаче управляющего сигнала вначале начинает проводить участок, рас- 10 положенный под металлическим контактом управляющего электрода 19, т.е. ток нагрузки I н протекает через управляюции электрод, При этом часть электронного тока ответвляет — 15 ся влево и способствует инжекции дырок из слоя 2 в участке, располо— женном левее участка 7, где начина— ет протекать часть тока нагрузки, ответвляющаяся к управляющему электро- 20 ду. Таким образом возникает второй . участок вклточеттття. Батсонец на третьем этапе включается обл- : ть структуры, расположенная под основным электродом 16 левее участка S. 25

Трехступенчатый характер включения проявляется на обратной ветви вольтамперной характеристики, снятой при небольших управляющих токах, наличием трех участков с дифференциаль- Зр ным отрицательным сопротивлением.

При больших управляющих токах включаются сразу обе области и на вольтамперной характеристике обнаруживаются, как и в обычном симисторе с од- нополярным управлением, два участка с дифференциальным отрицательным сопротивлением °

В зависимости от назначения си- 4О мистор может иметь различную конфигурацию: с центральным, боковьттт, кольцевым и другими видами располо— жения управляющего электрода. В си— мисторе с центральным расположением управляющего электрода (фиг.2) металлический контакт электрода l9 выполнен в виде диска. Металлический контакт основного электрода имеет форму кольца, электрически соединяю; щего электроды 16 и 17. Участки 6 и

7 t1 --типа выполнены в виде секций полуколец, причем участок 7 имеет дополнительный кольцевой выступ, назначение которого — повышение плотности управляющего тока в левой половине структуры, проводящей ток в обратном направлении.

Металлттческие пер екрытия 20 и 21, электричес и связывающие участки 6 и 7 со слоем 2, вьптолнеттьт в виде полуколец, Принцип действия структуры не изменяет я, если 3ТН голукольца отсутствутот. Одкако они вьтратзттттвают распределение плотности така, поступаютцего в базовьтй слой 2, и тетт самым способствуют повышеш:ю стойкости прибора к высоким скоростям нарастания анодного тока.

В предлагаемом симисторе приняты меры для устранения эффекта самопроизвольнсго вклю тения прибора при тзыключении его приложением напряжения, обратного по знаку, включающему напряжетттттст. Дзттт этогс, в .- первых, устранены возможн::» перекрьгп.я проекций областей 4 и 5 на тзттжтттето или верхттюто плост;ость пл! гт .ттьт, кс горые разделены узкой об. аг тью дыр очного типа, ширин;:. которой не меттее диффузионной п т«:к.; дырок в базовом слое 1.

Во †втор, области 8 и 7 41 †ти, хотя и перекрьпзаются своими проекциями с областью 5, «ыпсллоны доl

c I àò0÷ïî узктт;пт >,ттх ширин» не больттте протяжеттности области ттервоначального включетгия структуры в радиальном ттапратзлетппт) .

Целесообразно применять радиа II ное шунтирование кольцевых областей тт-типа таким образом, чгобы радиальные шунты (у>тасттстт дыро тттого тттпа) делили эти копыл вые области на отдельные участктт. 11ри этом радиапь ые шунты для левого полукольца, определяющет о включение структуры г обратном направлении, должны иметь ш рину, менI-шую ширины шунтов правого полукольца, ответственного за гключение структуры в прямом направлении. Это позволяет уравнять управляющие ток I,в "прямом и обратном, направлениях. Возможна также комбинация выступа на летзом полукольце и равной птирины радиальных шунтов на левом и правом полукольцах.

Приборы мот ут быть. выттолнены со сплошной металлизацией, связывающей области вттутреттттттх полуколец с прилегающей дьтрочной областью, р локальной металлизацией участков полуколец или вообще без металлизации.

В тех случаях, когда необходпмо проектировать"приборы на большие тог г, ъ»

3 .: -",-"-" З97.1г1 ь

° Ф ки, для увеличения периметра облас- по периферии структуры и раув ти вторичного включения дополнитель- делены контактом основного токоные участки могут быть расположены съема °

1Ц7

Редактор С.Титова Техред T,Èàòo÷êà . Корректор И.д чи, Закаэ 303/1 Тираж 679 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4