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.
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.