Силовой диод

Союз Советски кСоциалистичвсникРеспублик Я Фи 4 У 4 .ф 1 А АВТОРСКОМУ ЕТЕЛЬСТВУ) Дополнительно т. свид-ву 1)И, Кл. Н 011 29/9 2)Заяв ено 23,06,77 (2 т)2499444/18 нениеатзаявки М -рис есударстеенный юатет СССР ае делам кзабретвнкй в еткриткй(71) Заявитель О 54) :ИЛОВ Предлагаемое изобретение относится к области полупроводниковой техники и касается силового полупроводникового диода с накоплением заряда.Известен силовой диод, содержащий два силовых электрода и р-о переход Ш. 5Известен также силовой полупроводниковый диод с накоплением заряда, имеющий Р-и переход, образованный слабо легированным слоем первого типа провоо димости и более лигированным слоем второго типа проводимосттт, к которым присоединены силовые электроды 23.Известны диоды, для получения нужного значения обратного тока накоплен 15 ного заряда, требуют пропускания прямого (зарядного) тока с большой амплитудой, Это ведет к усложнению схемы, увеличению расхода мощности, большим массам и габаритам элементов схе 20 мы управления. Вместе с тем, обратный (рабочий) ток, возникающий вследствие рассасывания накопленного заряда, по своему временному интегральному значению, примерно, на порядок меньше прямого (зарядного) тока. Все это в значительной степени снижает эффективность, в общем весьма прогрессивных, преобразовательных систем, использующих силовые полупроводниковые диоды с накоплением заряда.Белью предлагаемого изобретения является увеличение интегрального значения тока, протекающего при рассасывании накопленного заряда. Это достигается тем, что слой первого типа имеет участки, изолированные от силового электрода слоем диэлектрика, между этими ", участками слой второго типа проводимости утоньшен и имеет дополнительный слой первого типа с концентрацией на один-два порядка большей, контактирующий со вторым силовым электродом, причем проекция слоя диэлектрика перекрывает в поперечном сечении дополнительный слой первого типа проводимости на 5-20% его длиныСущность предложения иллюстрируется чертежом, где на фиг, 1 изображено по253 7055перечное сечение предложенной структуры, а на фиг. 2 - процессы в структуреприбора при протекании зарядного тока;Монокристаллическая полупроводниковая структура 1 (фиг, 1) содержит5слабо легированный базовый слой 2,имеющий и -тип проводимости; слой3 р типа проводимости, имеющий наодин-два порядка большую концентрациюлегирующей примеси; 4- р-и переход,образованный указанными слоями и двасиловых электрода 5 и 6, Структура 1выполнена в виде чередующихся областей1-го вида - 7 и областей 2-го вида - 8.В областях 7 (1-го вида) слой . р-типаимеет уменьшенную толщину, например,эа счет углубления 9. На поверхностислоя р -типа принадлежащего областям7, создан слой 10 с проводимостью-типа, имеющий кошентрацию легиФруюшей примеси на один-два порядкабольшую, чем в слое 3. Слой 10 образует р-О переход 11 со слоем 3 и имеетконтакт с силовым электродом 5. Слой2 и -типа проводимости в областях 7сохранен и имеет контакт с силовымэлектродом 6. В областях 8 слой 3-типа проводимости сохранен и имеетконтакт с силовым электродом 5, а слойП -типа проводимости, покрыт слоем 3012 диэлектрика, изолирующим его отсилового электрода 6.Для повышения эффективности действия прибора, являются предпочтительныМи следующие геометрические размеры 35слоев и областей, выраженные в диффузорной длине неосновных носителей вматериале структуры ( Э = 1): слой3 р-типа на сохраненных участках областей 8 (2-го вида) - 2-4; слой 3р-типа в углублениях областей 7 (1-говида) - 0,1+0,8, слой 2 и - типа -2-4.Размеры областей 7 (1-го аида) и 8(2-го вида) - в поперечном сечении 2+8. Диэлектрическое покрытие 12 областей 8 перекрывает в поперечном сечении на 5-20% длины области 7.На фиг. 2 иллюстрируются процессыв структуре прибора при протекании зарядного тока. Внешнее напряжение прило 50жено к прибору с полярностью - "плюс"на электроде 5, "минус" на электроде 6.Переход 4 смещен в прямом направлении. Зарядный ток поступает от электро 55да 5 в слой 3 в областях 8, посколькупротекание тока в областях 7 препятствует обратно смещенный переход 11, об.разованный слоями 3 и 10. Далее путь 67 4тока лежит в областях 7, посколькуслой 2 в областях 8 изолирован от электрода 6 диэлектрическим слоем 12,Дырки из слоя 3 поступают в слой2, создавая накопленный заряд. Электроны из слоя 2 поступают в слой 3, гдереко 1 бинируют, Поскольку концентрацияакцепторной примеси в слое 3 значительно больше концентрации донорной примесив слое 2, коэффициент инжекции дырокблизок к единице. Зарядный ток переносится, в основном, дырками, которыенакапливаются в слое 2,Предложенный прибор может быть использован и схемах коммутации тиристоров, в схемах для получения дозированных импульсов тока, в схемах инверторов.Наиболее значительными преимуществами,получаемыми при использовании предложенного прибора являются повышениенадежности, улучшение электрических характеристик схем, упрощение системыуправления и возможность создания новых типов автономных инверторов и других преобразовательных систем.Повышение надежности обусловленоконструктивными особенностями прибора,имеющего только два силовых электродаи один основной р- и переход, запирающий напряжение. Такая конструкция приближает показатели надежности предложенно 1 о прибора к соответствующим показателям, силовых полупроводниковыхдиодов, сообщая диоду в то ке времясвойствауправления протйканием тока.Известно, что показатель надежностидля силовых полупроводниковых диодовна порядок выше, чем дл.". управляемыхприборов - тиристоров и силовых триодов.Улучшение характеристик силовых схемобусловлено тем, что исключаются конденсаторы в силовых цепях (входящие вконтуры коммутации) и прибор принципиально не может находиться в неконтролируемом отпертом состоянии.Упрощение системы управления обусловлено тем, что нет необходимостипри последовательном соединении многихприборов в высоковольтных устройствахпередавать управляющий сигнал каждомуприбору. Формула изобретения 1, Силовой диод, содержащий полупроводниковую структуру с по крайней4 аказ 8047/58 Тираж 923 Подписное ЦНИИ Филиал ППП "Патентф, г, Ужгород, ул. Проектная 5 7055 мере одним р- и переходом, образованным слабо легированным слоем первого типа -" проводимости с одним силовым электродом и более легированным слоем второго типа проводимости, со вторым силовым эле".тродом, отличающийся тем, что, с целью увеличения интегрального значения тока, протекающего при рассасывании накопленного заряда, слой первого типа имеет участки, изолировы О ные от силового электрода слоем диэлектрика, между этими участками слой второго типа проводимости утоньшен и имеет дополнительный слой первого типа проводимости с концентрацией на один 67 6два порядка большей, контактирующейсо вторым силовым электродом,2. Силовой полупроводниковый диодпоп. 1, отличающийся тем,что проекция слоя диэлектрика перекрывает .в поперечном сечении дополнительный слой первого типа проводимости наЪ% его длины.Источники информации,принятые во вниманге при экспертизе1. Патент Франции Мю 1447346,кл. Сг 01 Р, опублик, 1966.2. Еремин С. А. и др. Полупроводниковые диоды с накоплением заряда и, ихприменение, М. "Сов. радиоф, 1976 (прототип).1