Тиристор
1. ТИРИСТОР, содержащий вспомогательный n-эмиттер, расположенный в центре структуры вокруг управляющего электрода, снабженный выступами, приближенными по радиусу к управляющему электроду, основной эмиттер, охватывающий вспомогательный эмиттер и отделенный от него p- базовым слоем, отличающийся тем, что с целью повышения допустимой величины скорости нарастания анодного тока и повышения рабочей частоты, между выступами вспомогательного эмиттера расположены дополнительные изолированные эмиттерные области, при этом расстояние от управляющего электрода до дополнительных эмиттерных областей по крайней мере в два раза больше расстояния от управляющего электрода до выступов.
2. Тиристор по п.1, отличающийся тем, что с целью улучшения импульсных свойств, управляющий электрод выполнен разветвленным, причем ветви электрода управления расположены между выступами вспомогательного эмиттера на равном удалении. Изобретение относится к области конструирования полупроводниковых переключающих приборов, в частности к тиристорам с высокой di/dt стойкостью и нагрузочной способностью. В конструкциях тиристоров используется принцип внутреннего усиления сигнала управления путем создания поперечного электрического поля в n-эмиттере. Такие конструкции предусматривают использование анодного тока, протекающего через область первоначального включения в качестве тока управления для нового проводящего канала. Известна конструкция тиристора, состоящего по крайней мере из одной вспомогательной и одной основной тиристорных структур, последняя из которых может содержать разветвленный управляющий электрод. В таких тиристорах в качестве тока управления основной структуры используется анодный ток вспомогательной структуры. Наиболее близким по технической сущности является тиристор, содержащий вспомогательный n-эмиттер, расположенный в центре структуры вокруг управляющего электрода, снабженный выступами, приближенными по радиусу к управляющему электроду, основной эмиттер, охватывающий вспомогательный эмиттер и отделенный от него р-базовым слоем. Однако в этой конструкции сильная зависимость допустимой величины скорости нарастания анодного тока от амплитуды управляющего сигнала. Цель изобретения повышение допустимой величины скорости нарастания анодного тока и повышение рабочей частоты тиристора. Цель достигается тем, что в тиристоре, содержащем вспомогательный n-эмиттер, расположенный в центре структуры вокруг управляющего электрода, снабженный выступами, приближенными по радиусу к управляющему электроду, основной эмиттер, охватывающий вспомогательный эмиттер и отделенный от него р-базовым слоем, в котором между выступами вспомогательного эмиттера расположены дополнительные изолированные эмиттерные области, при этом расстояние от управляющего электрода до дополнительных эмиттерных областей, по крайней мере в два раза больше расстояния от управляющего электрода до выступов. С целью улучшения импульсных свойств управляющий электрод тиристора выполнен разветвленным, причем ветви электрода управления расположены между выступами вспомогательного эмиттера на равном удалении. На фиг.1 показан центральная часть предлагаемого тиристора, вид сверху; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1. Тиристор состоит из основной и вспомогательной тиристорных структур. Вспомогательная тиристорная структура состоит из двух секций. Первая секция содержит n-эмиттерную область 1, выполненную в виде кольца, и четыре радиальные узкие полосы 2 n-типа проводимости. Вторая секция содержит n-эмиттерные области 3, отделенные от кольцевой n-эмиттерной области 1 областью р-базового слоя 4. Контакт управляющего электрода 5 и контакт катода 6 вспомогательной тиристорной структуры являются общими для обеих секций. Контакт 6 одновременно используется в качестве управляющего электрода основной тиристорной структуры. В основной тиристорной структуре в промежутках между каждой парой узких полос на равном удалении от них выполнено разветвление управляющего электрода в виде выхода р-базового слоя 4 на поверхность структуры с контактом катода 6. Эмиттер 7 основной тиристорной структуры имеет металлизацию 8. Металлизация 9 является контактом анода предлагаемого тиристора. Узкие радиальные полосы n-типа первой секции вспомогательной тиристорной структуры имеют металлизацию 10 вблизи управляющего электрода 5. Электрод 5 расположен ближе к n-эмиттерной области 2, чем к n-эмиттерной области 3. Тиристор работает следующим образом. При управлении импульсами тока малой амплитуды происходит включение в областях первоначального включения 11, расположенных у краев узких полос 2 n-типа проводимости под металлизацией 10. Протекания тока вдоль этих полос создает регенеративный источник напряжения на них. Сопротивление полос ограничивает величину анодного тока, протекающего через область 11, и величину выделяемой в этой области мощности. Под действием регенеративного источника формируются новые проводящие каналы 12 у противоположных краев полос под контактом катода 6. При управлении импульсами тока большой амплитуды во вспомогательной тиристорной структуре наряду с вышеизложенным механизмом работает вторая секция с четырьмя n-эмиттерными областями 3, и вспомогательная тиристорная структура включается по всей линии раздела управляющий электрод катод. В этом случае определяющую роль играет механизм регенеративного усиления по току. Предлагаемая конструкция выгодно отличается от прототипа, так как за счет ограничения анодного тока вспомогательной тиристорной структуры сопротивлением узких радиальных полос n-типа уменьшается мощность, выделяемая в области первоначального включения. Использование же четырех узких радиальных полос n-типа увеличивает область первоначального включения, а наличие металлизации на них улучшает условия теплоотвода от этих областей и тем самым увеличивает допустимую выделяемую мощность в них. В результате того что весь анодный ток вспомогательной тиристорной структуры поступает в цепь управления основной тиристорной структуры, а появление нового проводящего канала увеличивает эффективность действия усилительного механизма, включение основной тиристорной структуры происходит более форсированно и однородно. Появление нового проводящего канала способствует также выключению области первоначального включения. Результатом этого является повышение допустимой величины скорости нарастания анодного тока (до 2000 А/мс) и нагрузочной способности тиристора независимо от амплитуды управляющего сигнала. Предлагаемая конструкция тиристора практически не сокращает активную площадь катода основной тиристорной структуры, проста в изготовлении и может быть использована в мощных приборах таблеточного и штыревого исполнения.
Формула изобретения
1. ТИРИСТОР, содержащий вспомогательный n-эмиттер, расположенный в центре структуры вокруг управляющего электрода, снабженный выступами, приближенными по радиусу к управляющему электроду, основной эмиттер, охватывающий вспомогательный эмиттер и отделенный от него p- базовым слоем, отличающийся тем, что с целью повышения допустимой величины скорости нарастания анодного тока и повышения рабочей частоты, между выступами вспомогательного эмиттера расположены дополнительные изолированные эмиттерные области, при этом расстояние от управляющего электрода до дополнительных эмиттерных областей по крайней мере в два раза больше расстояния от управляющего электрода до выступов. 2. Тиристор по п.1, отличающийся тем, что с целью улучшения импульсных свойств, управляющий электрод выполнен разветвленным, причем ветви электрода управления расположены между выступами вспомогательного эмиттера на равном удалении.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
