Фотосимистор
1. ФОТОСИМИСТОР на основе многослойной структуры, например, n-p-n-p-n типа, содержащий зашунтированные внешние n-эмиттерные слои, контакты основного токосъема, дополнительные n-эмиттерные области, частично металлизированные, участок базы, управляемый световым потоком, по крайней мере, с одной стороны структуры, отличающийся тем, что, с целью повышения стойкости прибора к высоким скоростям нарастания анодного напряжения в режиме коммутации и повышения чувствительности к оптическому сигналу управления, проекция внутреннего контура металлизации по крайней мере одной дополнительной n-эмиттерной области на поверхность структуры хотя бы частично совпадает с границей внешнего n-эмиттерного слоя.
2. Фотосимистор по п.1, отличающийся тем, что, с целью повышения стойкости прибора к высоким скоростям нарастания анодного тока за счет реализации регенеративного механизма включения, участок базы, управляемый световым потоком, расположен между дополнительным n-эмиттерными, частично металлизированными областями. Изобретение относится к полупроводниковым приборам, чувствительным к излучению, на основе многослойных структур с p-n-переходами. Для управляемых светом двухсторонних переключателей существенным является высокая чувствительность n-p-n-p-n структуры к свету в прямом и обратном направлениях в сочетании с устойчивостью эффектам нарастания тока (di/dt) и напряжения в момент коммутации. Известным решением этой задачи является конструкция управляемого светом мощного симистора, образованного двумя тиристорами, включенными встречно-параллельно. Источник света располагается между тиристорами так, что световой поток освещает наиболее чувствительные к свету центральные переходы составляющих тиристоров. Такая конструкция обеспечивает высокую чувствительность к свету и устойчивость к эффекту нарастания напряжения в режиме коммутации, однако предполагает значительные усложнения с точки зрения технологии и практически непригодна для использования в случае расположения источника светового потока за пределами корпуса симистора. Известна также конструкция фотосимистора, которая является наиболее близкой по технической сущности, на основе многослойной структуры, например n-p-n-p-n типа с зашунтированными внешними n-эмиттерными слоями, дополнительными n-эмиттерными областями, контактами основного токосъема и со свободным по крайней мере с одной стороны структуры для доступа света участком. Недостатком этой конструкции является низкая стойкость к высоким скоростям нарастания напряжения в режиме коммутации, а также и то, что перекрытие внешних n-эмиттерных слоев, выполненное произвольным способом, не позволяет получить оптимальное сочетание светочувствительности и стойкости к высокой скорости нарастания напряжения в момент коммутации. Цель изобретения повышение стойкости фотосимистора к высоким скоростям напряжения в режиме коммутации, стойкости к эффекту нарастания анодного тока и повышение чувствительности к оптическому сигналу управления. Данная цель достигается тем, что в фотосимисторе на основе многослойной структуры, например n-p-n-p-n типа, содержащем зашунтированные внешние n-эмиттерные слои, контакты основного токосъема, исполнительные n-эмиттерные области, частично металлизированные, участок базы, управляемый световым потоком, по крайней мере с одной стороны структуры, проекция внутреннего контура металлизации, по крайней мере, одной дополнительной n-эмиттерной области на поверхность структуры хотя бы частично совпадает с границей внешнего n-эмиттерного слоя. С целью повышения стойкости прибора к высоким скоростям нарастания анодного тока за счет реализации регенеративного механизма включения в фотосимисторе участок базы, управляемый световым потоком, расположен между дополнительными n-эмиттерными, частично металлизированными, областями. На фиг. 1 представлен разрез предлагаемого фотосимистора по области управления; на фиг.2 вид сверху. Фотосимистор содержит слой 1 исходного полупроводникового материала n-типа проводимости с низкой концентрацией примеси, базовые слои р-типа проводимости 2 и 3, внешние эмиттерные слои 4 и 5 и дополнительные области 6 и 7 n-типа проводимости, контакты основного токосъемника 8 и 9, участки металлизации 10, 11. Если полярность приложенного напряжения соответствует знаку минус на контакте основного токосъема 8, то при освещении участка, ограниченного внутренним контуром металлизации 10 и 11, включается n-p-n-p структура, расположенная под металлизацией 10. Если размеры и расположение дополнительной n-области 6 и n-эмиттерного слоя 5 таковы, что проекция внутреннего контура металлизации 10 на противоположную поверхность структуры совпадает с границей эмиттерного слоя 5, то распределение токов в структуре обеспечивает поступление сигнала в n-слой 1 и базовый р-слой 2, т.е. тиристор, расположенный под металлизацией 10, управляется по двум базам, что позволяет включать фотосимистор при довольно низком уровне освещенности. Ток этого тиристора служит током управления для структуры n-p-n-p, расположенной под контактом основного токосъема 8. При обратной полярности приложенного напряжения (знак "+") на контакте основного токосъема 8 оптический сигнал управления включает p-n-p-n структуру обращенного тиристора, расположенного под металлизацией 11, ток которой включает p-n-p-n структуру, расположенную под контактом основного токосъема 8. Отсутствие перекрытия внешних n-эмиттерных слоев 4 и 5, ответственных за работу основных структур, обеспечивает увеличение стойкости к эффекту di/dt в режиме коммутации. Чувствительность прибора к сигналу управления обеспечивается определенным соотношением расположенных в области освещаемого участка площадей дополнительной n-области 6, и выхода р-базового слоя 2, величина которого равна 0,8-1,1. Уменьшение свободного от металлизации участка дополнительной эмиттерной области приводит к нарушению двухканального механизма включения структуры, расположенной под металлизацией и затрудняет включение в прямом направлении. Уменьшение площади выхода р-базового слоя уменьшает величину первичного фототока перехода, образованного слоями 1 и 2, что приводит к снижению чувствительности структуры к свету. В предложенной структуре реализуется регенеративный механизм управления, что позволяет получить высокую стойкость к эффекту dt/dt. Включение при низких уровнях освещенности значительно упрощается за счет локализации включения в начальный момент в области выступов металлизации 10.
Формула изобретения
1. ФОТОСИМИСТОР на основе многослойной структуры, например, n-p-n-p-n типа, содержащий зашунтированные внешние n-эмиттерные слои, контакты основного токосъема, дополнительные n-эмиттерные области, частично металлизированные, участок базы, управляемый световым потоком, по крайней мере, с одной стороны структуры, отличающийся тем, что, с целью повышения стойкости прибора к высоким скоростям нарастания анодного напряжения в режиме коммутации и повышения чувствительности к оптическому сигналу управления, проекция внутреннего контура металлизации по крайней мере одной дополнительной n-эмиттерной области на поверхность структуры хотя бы частично совпадает с границей внешнего n-эмиттерного слоя. 2. Фотосимистор по п.1, отличающийся тем, что, с целью повышения стойкости прибора к высоким скоростям нарастания анодного тока за счет реализации регенеративного механизма включения, участок базы, управляемый световым потоком, расположен между дополнительным n-эмиттерными, частично металлизированными областями.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Номер и год публикации бюллетеня: 36-2000
Извещение опубликовано: 27.12.2000
