Симметричный тиристор с током управления любой полярности

,с л

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

2380I6

Союз Советских,Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Кл. 21g, 11/02

Заявлено 25.1Х.1964 (№ 922256/26-25) с присоединением заявки ¹ 927455/26-25

Приоритет

Опубликовано 20,П.1969. Бюллетень ¹ 9

Дата опубликования описания 15ХП.1969

МПК Н Oll

Ь ДК 621.314.632:546. .28 (088,8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Авторы изобретения

Ю. А. Евсеев, А. Н. Думаневич, В. С. Василенко, В. М. Тучкевич и В. E. Челноков

Заявитель Мордовский научно-исследовательский электротехнический институт

СИММЕТРИЧНЫЙ ТИРИСТОР С ТОКОМ УПРАВЛЕНИЯ

ЛЮБОЙ ПОЛЯРНОСТИ

Известные симметричные тиристоры переключаются в проводящее состояние импульсами тока одной полярности, протекающими между управляющим и верхним силовым электродом, при этом токи управления-спрямления обр атн ой вольтам пери ой х ар актеристики в 2 — 3 раза больше, чем для прямой.

Для некоторых электрических схем желательно осуществить управление вольт-амперной характеристикой в прямом и обратном направлении импульсами тока одной величины и разной полярности или переменным током, что значительно упрощает схемы цепей управления. Особенно целесообразно использовать такие приборы в качестве быстродействующих,выключателей .переменного тока, так как в этом случае можно производить включение цепи, присоединяя управляющий электрод через ключ (электронный, механический и т. д.) к основанию прибора, благодаря чему отпадает необходимость в блоках управления.

Основу симметричного тиристора с током упра|вления любой полярности составляет монокристаллическая пластинка электронного типа проводимости с удельным сопротивлением порядка 40 ом см и диффузионной длиной

0,3 мм, в которой методом последовательной диффузии создана структура, сечение котоРой изображено на фиг. 1, 2 и 3; на фиг. 4 и

5 — соответственно вид сверху и вид снизу; на фиг. 6 — вольт-амперная характеристика тиристора.

На фиг. 1, 2, 3, 4 и 5 обозначены: 1 — слой

5 исходного кремния с электронным типом проводимости; 2, 8 — слои кремния с дырочной проводимостью, полученные диффузионным методом и образующие на глубине 70 — 80 мк р — а-переходы 4, 5; б, 7, 8 — слои кремния с

10 электронным типом проводимости, полученные методом диффузии и образующие на глубине 10 — 12 мк р — n-,ïåðåõîäû 9, 10, 11; 12— слой никеля, химически селективно нанесенный на поверхность кремния; 13 — управляю15 щий электрод; 14, 15 — верхний и нижний силовой электрод соответственно; 1б — сектор управляющего электрода с дырочным типом проводимости на верхней плоскости диска; 17— сектор управляющего электрода с электрон20 ным типом проводимости на верхней плоскости диска.

Предлагаемая конструкция пятислойной структуры позволяет получить симметричную относительно начала координат переключаю25 щую управляемую вольт-амперную характеристику с током управления при любой полярности источника в цепи управления сравнимой величины.

У этой пятислойной структуры типа и — p—

30 n — р — n к верхнему 14 и нижнему 15 элект238016

4 родам выведены области р-типа, называемые в дальнейшем шунтами. Проекции шунтов на верхнюю или нижнюю плоскость основания пластины пересекаются только в области управляющего электрода и имеют общий отрезок прямой в остальной части, что позволяет рационально использовать пластины с целью получения приборов на большие токи.

Особенность данной конструкции состоит в том, что на нижней плоскости пластинки шунтировка выполнена S-образно так, что она несколько большим радиусом описывает проекцию управляющего электрода. При таком перекрытии минимальные токи управления для прямой ветви будут при отрицательной полярности в цепи управления, так как здесь реализуется четырехслойная структура, и для обратной ветви — при положительном потенциале в цепи управления, так как здесь реализуется пятислойная структура.

Управляющий электрод выполнен на смежных областях электронной и дырочной проводимости, проекции которых на нижнюю плоскость пластины попадают в области как с одинаковым, так и с противоположными типами проводимости, а каждая часть управляющего электрода на верхней плоскости пластин граничит лишь с областями противоположного типа проводимости. Таким образом, управляющий электрод обладает инжекционными свойствами. Нижняя и верхняя плоскости кремниевой пластины распределяются поровну между. поверхностями, имевшими электронный н дырочный тип проводимости.

Управляющий электрод с инжектирующими свойствами можно использовать для изготовления так называемого обращенного тиристора, т. е. тиристора на основе кремния электронной проводимости с анодом на верхнем выводе.

Использование инжектирующего управляющего электрода в сочетании с обычным омическим электродом, выполненными так, чтобы их проекпии на нижнюю плоскость пластины попадали в области с противоположным типом проводимости без перекрытий, позволяет изготовить симметричный тиристор с так называемым разнополя рным управлением, т. е. управлять одной из ветвей вольт-амперной характеристики током упра вления определенной полярности, а другой ветвью — током управления противоположной полярности.

Предмет изобретения

Симметричный тиристор с током управле20 ния любой полярности на основе многослойной структуры, например, типа и — p — и— р — 11 с зашунтиро ванными эмиттерными переходами, области управления которого окружены областями с противоположным типом

25 проводимости, отличающийся тем, что, с целью управления напряжением переключения прибора в любом напра влении током одного порядка,и любой полярности, шунты выполнены так, что их проекции на одну из

ЗО плоскостей основания пластины пересекаются только в области управляющего электрода, а в остальной части имеют общий отрезок прямой, управляющий электрод расположен на смежных областях электронной и дырочной

35 проводимости, которые на нижнее основание пластины проецируются равными участками в области как с электронной, так и с дырочной проводимостью.

238016

ВыЯГ

Фиг, 5

%up.h"

1 =О 1 =-БОра 1 =-80иа

Редактор Л. М. Струве

Техред Т. П. Курилко

Корректор О. И. Попова

Заказ 1460/17 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете

Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Ти погр афин, пр. Сапунов а, 2