Полупроводниковый прибор "дефензор

 

Полупроводниковый прибор,, содержащий коллектор, в котором расположена по крайней мере одна приконтактная область с повышенной концентрацией легирующей примеси, базой, эпитаксиальным эмиттером с областями повьппенной концентрации легирующей примеси, вокруг которых расположены области противоположного типа проводимости , часть которых .снабжена электродным, выводом, отличающийся тем, что, с целью обеспечения автоматического самооткхпоченйя при токовой перегрузке независимо от полярности приложенного напряжения ;между эмиттером и коллектором, в коллекторе и эмиттере сфармированы дополнительные транзисторные структуры, расположенные вокруг приконтактных областей, эмиттеры дополнительных транзисторов частично зашунтированы металлизацией с их базами и объединены металлизацией в групповой элект-ф род управления со стороны коллектора (Л и групповой электрод управления со стороны эмиттера.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) С51)4 Н 01 L 29 70

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

3iY ".:

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 2921193/18-25 (22) 07.05.80 (46) 07.!0.87. Бюл. Р 37 (72) В.А. Смолянский и P. Е. Смолянский (53) 621.382 (088.8) . (56) Авторское свидетельство СССР

N - 537571, кл. Н 0! Ь 29/70, 1975.

Авторское свидетельство СССР

Р 736807, кл. H 01 L 29/70, 1979. (54) ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ПРИБОР "ДЕФЕНЗОР" (57) Полупроводниковый прибор,, содержащий коллектор, в котором расположена по крайней мере одна приконтактная область с повьппенной концентрацией легирующей примеси, базой, эпитаксиальным эмиттером с областями повьппенной концентрации легирующей примеси, вокруг которых расположены области противоположного типа проводимости, часть которых, снабжена электродным. выводом, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью обеспечения автоматического самоотключения при токовой перегрузке независимо от полярности приложенного напряжения

;между эмиттером и коллектором, в коллекторе и эмиттере сформированы дополнительные транзисторные структуры, расположенные вокруг приконтактных ! областей, эмиттеры дополнительных транзисторов частично зашунтированы металлизацией с их базами и объедиO иены металлизацией в групповой элект-@ род управления со стороны коллектора и групповой электрод управления со стороны эмиттера. С:

Изобретение относится к области полупроводниковой электроники, к конструкциям полупроводниковых приборов, предназначенных для коммутации в цеI) пях пе реме нно го напряжения .

Известны силовые полупроводниковые приборы с р-п-переходами, обладающие семейством N-образных вольтамперных характеристик, которые мо- )p гут автоматически выключаться при токовой перегрузке, уровень которой задается при помощи дополнительного управляющего электрода. Однако эти приборы не могут использоваться в це- 15 пях переменного напряжения, а встречно-параллельное или встречное включение их для решения указанной задачи невозможно без дополнительного включения в их силовые цепи диодов,,2р что значительно ухудшает технико-экономические показатели коммутационных устройств.

Наиболее близким к предлагаемому является прибор с коллектором, в ко- 25 тором расположена приконтактная область с повышенной концентрацией легирующей примеси, базой, эпитаксиальным эмиттером с областями повышенной концентрации легирующей примеси, вокруг которых расположены области противоположного типа проводимости с электродными выводами. Этот прибор может быть использован для коммутации в цепях переменного напряжения, одна35 ко он не обладает двумя устойчивыми . состояниями, подобно симмисторам, и не может управляться импульсными командами.

Цель изобретения — обеспечение ав40 томатического самоотключения при токовой перегрузке независимо от полярности приложенного к коллекторной и эмиттерной областям напряжения.

Указанная цель достигается благо0 даря тому, что в полупроводниковом . приборе с коллектором, в котором расположена по крайней мере одна приконтактная область с повышенной концентрацией легирующей примеси, базой, эпитаксиальным эмиттером с областями повышенной концентрации легирующей примеси, вокруг которых расположены области противоположного типа прово димости, часть которых снабжена элект55 родным выводом, в коллекторе и эмиттере сформированы дополнительные транзисторные структуры, расположенные вокруг приконтактных областей, эмиттеры дополнительных транзисторов частично зашунтированы металлизацией с их базами и объединены металлизацией в групповой электрод управления со стороны коллекторной области и групповой электрод управления его стороны эмиттерной области.

Благодаря этому между управляющими (первым и вторым ) электродами, независимо от полярности приложенного напряжения, возможно пропустить ток управления после команды, подаваемой на отдельный (третий)управляющий электрод. При этом ток через первый и второй электроды управления будет поддерживаться (при отсутствиИ токовой перегрузки в цепи коллектор— эмиттер) самостоятельно, как в симметричном тиристоре (независимо от полярности приложенного напряжения).

В закрытом же состоянии прибора даже при закорачивании первого управляющего электрода со вторым ток в их цепи невозможен, так как соответствующие управляющие р-и-переходы включены встречно. Так как падение напряжения между гервым и вторым управляющим электродами сравнительно мало (1-2 В), то при возникновении токовой перегрузки по цепи коллектор — эмиттер при условии, что ЗДС источника управляющего напряжения значительно менее величины напряжения силового источника, увеличится падение напряжения на толще коллекторного или эмиттерного слоев, что приведет к выключению многослойной управляющей структуры и разрыву тока управляющих электродов, что вызывает и спад силового тока через цепь коллектор — эмиттер.

Структура прибора показана на фиг. 1, вольтамперная характеристика прибора (анодная или коллекторная) при различных токах управляющих электродов — на фиг. 2.

Прибор содержит высокоомную коллекторную область I, базу 2, эпитаксиальный эмиттер 3, приконтактные области коллектора с повышенной концентрацией легирующей примеси 4 (р или и ), приконтактные области эмиттера с повышенной концентрацией легирующей примеси 5, области противоположного типа проводимости (по отношению к коллекторной или эмиттерной 6, 7) с эмиттерными областями 8, 9 (частично зашунтированными с об3 865080 4 ластями 6, 7), отдельные области 10 . пусковой электрод 15. При этом инжекпротивоположного к эмиттеру типа про- тируемые областью 10 дырки достигают водимости, коллекторный электрод 11, базы 2, включая симметричный транзисэмиттерный электродный вывод 12, пер- . тор 4-1-2-3-5 и вызывая кратковременвый управляющий электрод 13, второй g ное снижение потенциала между электуправляющий электрод 14, электрод родами 11 и 12, а также включение (пусковой электрод) 15. составных транзисторов 3-7-8, 1-6-9

Прибор может быть изготовлен на вследствие пролета неосновных носитеоснове кремниевой монокристалличес- лей к близлежащим управляющим струккой подложки п-типа, на которой в ® турам. При положительном потенциале эпитаксиальном реакторе выращиваются на электроде 13 включается многослойобласти базы 2-р-типа и эмиттера 3- ная р-и-р-п-р-и-структура 6-1-2-3и -типа; после этого поверхность ис- 7-7, а при положительном напряжении ходного коллектора может быть подши- на электроде 14 структуры 7-3-2-1фована для получения симметричной 15 6-9, которые ведут себя аналогично и-р-и-структуры. Области 4-10 могут четырехслойной обычной структуре тибыть получены методами планарно диф- ристора, т.е. обеспечивают два устойфузионной технологии. Металлические чивьгх состояния: открытое. и закрыконтакты могут быть образованы широ- тое. При включенном состоянии одной ко известными методами осаждения под-20 из этих многослойных структур инжекходящих металлов и фотографировкой. ция неосновных носителей из обласШунтировка эмиттерных областей 8, 9 тей 6, 7 обеспечивает питание дыроч- должна быть частичной для того, чтобы ным током базы 2. указанные эмиттеры были способны ин" жектировать основные носители при 2 При возрастании тока в цепи между приложении к электродам 13, 14 напря- электродами 11-12 и ограниченном точения соответствующей полярности ке в цели управления между электро(после пуска прибора). Наиболее це- дами 13-14 количество неосновных но" лесообразным являются выполнение сителей, питающих базу 2, становится. эмиттеров внутри каждой области 6 30 недостаточным для поддержания трех(или 7) в виде множества прямоуголь-. слойной 1-2-3 структуры в состоянии ников, а в качестве шунта использо- насыщения, что приводит к увеличению вать участки области 6 (7), располо- разности потенциалов между электроженные между некоторыми из указанных дами 11-12 и повышению падения напряпрямоугольников. Такая конструкция 35 жения на толще области 1 или 3 в запозволит осуществить равномерную ин- висимости от полярности напряжения жекцию неосновных носителей от об- на электродах 11, 12. Это явление ласти 6 (7) к базе 2 при приложении приводит к уменьшению тока неосновных к области 6 (7) положительного уп- носителей, инжектируемых областью 6 равляющего напряжения (после пучка 40 или областью 7, что в свою очередь вызывает повышение напряжения между

Нагрузка и силовой источник пере- электродами 1 1, 12. В этом случае, когда менного напряжения подсоединяются к напряжение источника, питающего электроэлектродным выводам 11, 12, которые ды 13» 14» ограничено и значительно можно называть анодным и катодным вы 45 менее, чем напряжение источника, пи- водами (или коллекторным и эмиттер- тающего силовые электроды 11, )2, ным); независимым. источник перемен- описанный процесс, автоматически проного напряжения через балластное со- должаясь» приводит к полному выключепротивление соединяется с управляющи-,нию тока через прибор и заблокировами электродами 13, 14. Фазировка ука-50 нию высоким напряжением одного из до образом, .чтобы положительное напря- зывает переключение прибора в устойжение одновременно присутствовало на чивое закрытое состояние. По этой электродах 11, 13 или на 12, )4. >re причине принудительного отключения прибора можно достичь при любой

Для пуска прибора,.независимо от фазе тока через силовые электроды 11, полярности напряжения на электроде 11, 12, прерывая ток в цепи управляющих подают импульс напряжения положитель- электродов 13-14 или закорачивая их ного (относительно электрода 12 ) на. между собой. Таким образом, в прибо865080 должен иметь площадь меньшую, чем площадь кристалла для возможности подсоединения к контактной площадке электрода 13.

Составитель О.Федюкина

Техред Л. Олейник

Корректор И.Иуска

Редактор И.Шубина

Тираж 697 Подписное

ВРИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 4842

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ре достигается возможность импульсного пуска, импульсного принудительного выключения и возможность автоматического самоотключения при токовой перегрузке, уровень которой определяется током в управляющей цепи и коэффициентом усиления силовой трехслойной структуры 1-2-3.

Для получения мощной структуры и конструкции прибора, позволяющей коммутировать значительные токи и напряжения, металлизация первого управляющего электрода 13 должна быть защищена диэлектрическим слоем (лиролитически образованная двуокись кремния, стекло и т.д.), сквозь соответствующие окна в которой образованы контакты к областям 4, объединенные металлизацией в участок контактной поверхности, которая служит для присоединения теплоотводящего кристаллодержателя, одновременно являющегося анодным электродом; контактная площадка электрода 13 размещается на краю кристалла; кристаллодержатель

Применение предложенного изобретения позволит обеспечить автоматическую защиту цепей при аварийных то10 ках, осуществлять практически мгновенное выключение электроэнергии по импульсной команде, не дожидаясь спада напряжения в питающей сети, использовать питающие сети с повышенной частотой синусоидального или прямоугольного напряжения и одновременно структурно упростить коммутаЦионную аппаратуру, так как применение приборов не требует использова20 ния громоздких конденсаторных коммутационных устройств и дополнительных мощных отключающих вентилей (обычных или симметричных тиристоров).

Применение приборов позволит также существенно уменьшить активные и ком" мутационные потери энергии.

Полупроводниковый прибор дефензор Полупроводниковый прибор дефензор Полупроводниковый прибор дефензор Полупроводниковый прибор дефензор 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к полупроводниковой электронике и может быть применено в конструкциях мощных СВЧ полупроводниковых приборов

Изобретение относится к полупроводниковой электронике и может быть применено в конструкциях мощных СВЧ полупроводниковых приборов

Изобретение относится к полупроводниковой электронике и может быть применено в конструкциях мощных СВЧ-полупроводниковых приборов

Изобретение относится к области мощных высоковольтных приборов и может быть использовано для создания элементной базы преобразовательных устройств

Изобретение относится к полупроводниковой электронике и может быть применено в конструкциях мощных полупроводниковых приборов
Наверх