專利名稱:可控制接通的硅可控整流器的制作方法
本發(fā)明涉及具有選通級(jí)和主級(jí)的多級(jí)放大硅可控整流器，更具體地說(shuō)，涉及到一種多級(jí)放大硅可控整流器，在這種硅可控整流器接通期間，可以限制選通級(jí)和可控整流器的任何其他中間級(jí)的峰值接通電流。
一般的多級(jí)放大硅可控整流器包括選通級(jí)和主級(jí)，還包括一個(gè)或幾個(gè)中間級(jí)。在一個(gè)硅可控整流器中包括若干級(jí)的原因是可以利用很低能量的選通信號(hào)來(lái)接通硅可控整流器。例如，光觸發(fā)硅可控整流器必須依靠微小的光能(典型的約為20毫微焦耳量級(jí))的接力方式來(lái)接通硅可控整流器。這是可能的，因?yàn)楣饽苤灰油ü杩煽卣髌鞯囊粋€(gè)選通級(jí)，該級(jí)不但具有高靈敏度，而且還具有低電流變化率，它又依次再接通硅可控整流器其他中間級(jí)。硅可控整流器各級(jí)逐個(gè)接通，直到延續(xù)到硅可控整流器的主級(jí)已經(jīng)接通為止。
一般多級(jí)放大硅可控整流器的主要限制因素是接通時(shí)的電流變化率，或di/dt、用在典型電路中的這樣一些硅可控整流器接通時(shí)的電流變化率必須由外部電路器件控制，這是為了防止硅可控整流器中的熱應(yīng)力，以免破壞硅可控整流器。例如，利用硅可控整流器把交流轉(zhuǎn)換成直流的一個(gè)典型的高壓直流輸電系統(tǒng)包括很昂貴的飽和電抗器。這種類型的電抗器對(duì)硅可控整流器所流過(guò)的接通電流呈瞬時(shí)高感抗，但在穩(wěn)定狀態(tài)下，硅可控整流器工作時(shí)，感抗值迅速減小。
為設(shè)計(jì)一種對(duì)di/dt熱應(yīng)力故障不敏感程度大的硅可控整流器時(shí)，所介紹的方法，也就是通常所說(shuō)的可控接通法，就是將多級(jí)放大硅可控整流器的電流控制的電阻器合并，即在硅可控整流器的一對(duì)相鄰級(jí)之間的區(qū)域。這些電流控制的電阻區(qū)是企圖用來(lái)減少硅可控整流器的接通熱應(yīng)力或di/dt熱應(yīng)力，其原理是，首先減小接通了的硅可控整流器的前面每一級(jí)或前級(jí)中的電流，第二減小硅可控整流器前面每一級(jí)的占空系數(shù)。有關(guān)的方法已有詳細(xì)介紹，例如，在VAK坦普爾(發(fā)明者)題為“可控制的接通硅可控整流器”發(fā)表在IEEE Tronsactions on Electron Devices Vol ED-30(1983·6)P816～824中有詳細(xì)描述，此篇文章作為參考文章。
上述的坦普爾的文章介紹了在600伏以前進(jìn)試驗(yàn)的5KV硅可控整流器的滿意性能，本發(fā)明象在坦普爾的文章所描述的那樣，該硅可控整流器在以后的試驗(yàn)表明在大約2000伏左右，由于熱應(yīng)力將出現(xiàn)接通故障。在坦普爾的文章里所描述的控制接通進(jìn)一步研究表明在該文所描述的研究中沒有考慮到的某些因素是引起2000伏接通故障的因素。本發(fā)明指出這些考慮條件，從而得到一種多級(jí)放大硅可控整流器，成功地顯示出在電壓比至今可達(dá)到的電壓高得多的電壓下的可控制的接通性能。
一般地說(shuō)，在坦普爾的文章里，未曾指出的考慮條件集中在探討硅可控整流器里的電流控制電阻區(qū)中的阻值減少，這是由于在工藝上稱之為這些電阻區(qū)中的“調(diào)制”效應(yīng)。指明這些電阻區(qū)包括正常摻雜濃度的半導(dǎo)體材料和或是P-或N-導(dǎo)電率的半導(dǎo)體材料是重要的。在電流控制電阻區(qū)中，或多級(jí)載流子或少數(shù)載流子濃度的增加將產(chǎn)生調(diào)制，或這些區(qū)的電阻的降低。由于多數(shù)載流子在濃度上的全面增加，而導(dǎo)致多數(shù)載流子濃度已增加的情況下，這一點(diǎn)是很容易了解的;然而，在增加后的多數(shù)載流子濃度的情況下，包括了一種在工藝上稱之為準(zhǔn)中性原理的附加現(xiàn)象。根據(jù)這一原理，在半導(dǎo)體區(qū)內(nèi)多數(shù)載流子濃度大致上增加到少數(shù)載流子濃度，從而能大致起到防止硅可控整流器內(nèi)出現(xiàn)高電場(chǎng)的作用。
坦普爾的文章指出在多級(jí)放大硅可控整流器內(nèi)，有一些移動(dòng)載流子源(特別是，硅可控整流器各級(jí)的陰極發(fā)射極層)，在電流控制電阻區(qū)內(nèi)移動(dòng)載流子增加電流載流子電平，除非這個(gè)區(qū)被充分隔開，或是對(duì)這些載流子源另外進(jìn)行屏蔽。本發(fā)明指出硅可控整流器的一種設(shè)計(jì)，在此設(shè)計(jì)中，更多的移動(dòng)載流子(坦普爾發(fā)表時(shí)并沒有承認(rèn))被隔開或?qū)@些載流子源進(jìn)行屏蔽，以使電流控制電阻區(qū)調(diào)制減少到所要求的精度。
因此，本發(fā)明的主要目的是提供一種具有可靠通接特性的多級(jí)放大硅可控整流器。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種基本上不存在di/dt故障的多級(jí)放大硅可控整流器。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種改善電流控制電阻區(qū)的多級(jí)放大硅可控整流器，電阻區(qū)利用一般的加工技術(shù)就可以產(chǎn)生。
在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的過(guò)程中，得到一種多級(jí)放大硅可控整流器，該整流器包括有半導(dǎo)體片、第一發(fā)射極電極、內(nèi)部和外部級(jí)發(fā)射極電極和電流控制電阻區(qū)。半導(dǎo)體片的最佳形式應(yīng)為，包括P+發(fā)射極層、在P+發(fā)射極層上面的N-基極層、在N-基極層上面的P基極層、在P基極層上面的內(nèi)部級(jí)N+發(fā)射極層和在P基極層上面的外部級(jí)N+發(fā)射極層，同時(shí)它與本文稱之為從內(nèi)部級(jí)N+發(fā)射極層“向外”的方向相鄰并處在該方向上。
第一發(fā)射極電極位于P+發(fā)射極層下面，在第一部分內(nèi)的內(nèi)部級(jí)發(fā)射極電極覆蓋在內(nèi)部級(jí)N+發(fā)射極層上面，而在第二部分中(位于第一部向外)，卻覆蓋在P基極層上。外部級(jí)發(fā)射極電極覆蓋在外部發(fā)射極層上。電流控制電阻區(qū)構(gòu)成P基極層的一部分，P基極層本身具有內(nèi)邊，并且伸到內(nèi)部級(jí)發(fā)射極電極的外沿，同時(shí)，它本身還具有延伸至復(fù)合環(huán)的外邊。
電流控制電阻區(qū)有一個(gè)未調(diào)制的電阻值，選擇該值時(shí)，應(yīng)將硅可控整流器前面的級(jí)接通電流限值在安全值內(nèi)。在硅可控整流器接通期間，為使電流控制電阻區(qū)達(dá)到最小調(diào)制，內(nèi)級(jí)發(fā)射極電極的外沿應(yīng)從如下邊緣向外延伸一個(gè)預(yù)定的距離值第一級(jí)發(fā)射極層的內(nèi)沿，在內(nèi)級(jí)N+發(fā)射極層下面的接通等離子體的外沿，第一級(jí)N+發(fā)射極層的外沿。
延伸距離至少大于1個(gè)半導(dǎo)體片厚度，在N-基極層內(nèi)兩個(gè)雙極擴(kuò)散長(zhǎng)度。
利用從第一級(jí)N+發(fā)射極層到電流控制電阻區(qū)的上述間隔，使從在第一級(jí)發(fā)射層下面P+發(fā)射極引出的空穴載流子注入能防止對(duì)電流控制電阻區(qū)的調(diào)制。
本發(fā)明中被認(rèn)為是新的那些特點(diǎn)由從屬權(quán)利要求
解釋。然而，就發(fā)明本身的結(jié)構(gòu)和工作方法，以及另外一些目的和它的優(yōu)點(diǎn)，參考下面的敘述以及參閱附圖可以得到很好了解。在附圖中圖1是體現(xiàn)發(fā)明的特點(diǎn)的硅可控整流器部分剖面視圖。
圖2是圖1硅可控整流器等效電路圖。
圖3描述了圖1的硅可控整流器，并示出可能產(chǎn)生不希望的調(diào)制的移動(dòng)載流子源;
圖4A-4C描述圖1的各種硅可控整流器，并示出硅可控整流器第一級(jí)N+發(fā)射極層與電流控制電阻區(qū)之間不同間隔的各種結(jié)構(gòu)，由于這些間隔的存在將使電流控制電阻區(qū)調(diào)制最小;
圖5描述了具有中間級(jí)的本發(fā)明另一種硅可控整流器，并給出了硅可控整流器各部分的具體尺寸;
圖6是電流控制電阻區(qū)的未完稿的剖視圖，電流控制電阻區(qū)可以用在圖1硅可控整流器上，特別是，它表明了一種多區(qū)段電流控制電阻區(qū)，在該區(qū)內(nèi)用多區(qū)段來(lái)平衡熱應(yīng)力。
在圖1中描述的是體現(xiàn)本發(fā)明特點(diǎn)的一個(gè)多級(jí)放大硅可控整流器10，硅可控整流器10包括半導(dǎo)體片(如硅片)、第一發(fā)射極電極13、內(nèi)級(jí)和外級(jí)發(fā)射極電極16和18，以及電流控制電阻區(qū)20。從圖1看出，硅可控整流器10是呈環(huán)形，作為例子，在圖1中的中心作為中心線22。內(nèi)級(jí)和外級(jí)發(fā)射極電極16和18分別從圖1上看到呈環(huán)形。
半導(dǎo)體片12包括P+發(fā)射極層24，在發(fā)射極層24上的N+基極層26，在基極層26上面的P基極層28和在基極層28上的N+發(fā)射極層22，同時(shí)它與由發(fā)射極層30“向外”的方向靠的很近并處于該處，在“該處向外”的方向表示由中心線22向外輻射的方向。凹區(qū)15在P基極層28內(nèi)，在凹區(qū)中，N+發(fā)射極層30內(nèi)沿30延伸出來(lái)，構(gòu)成選通脈沖區(qū)，碰撞到選通脈沖區(qū)上的輻射(例如光輻射38)將啟動(dòng)硅可控整流器10接通。N+發(fā)射極層30構(gòu)成硅可控整流器內(nèi)級(jí)36的發(fā)射極，它包括一個(gè)硅可控整流器選通脈沖級(jí)，而發(fā)射極層32構(gòu)成硅可控整流器外級(jí)38的發(fā)射極。該級(jí)38可能包括硅可控整流器中間級(jí)或硅可控整流器主級(jí)。
第一發(fā)射極13在P+發(fā)射極層24下面，并以“A”表示，作為“陽(yáng)極”。內(nèi)級(jí)發(fā)射極電極16在第一部分16a內(nèi)，16a在發(fā)射極層30上面，并在第二部分16b內(nèi)，位于第一個(gè)部分16a外表，及在P基極層28上面。主級(jí)發(fā)射極電極18在N+發(fā)射極層32上面，并以“K”表示，作為“陰極”。前述的13、16和18最好由鋁制成。
而包括在硅可控整流器10內(nèi)的是復(fù)合環(huán)40，如鋁環(huán)，環(huán)的用途在下面闡述。
電流控制電阻區(qū)20構(gòu)成P基極層28的一部分，P基極層28本身的內(nèi)邊延伸到內(nèi)級(jí)發(fā)射極電極16的外沿16b′。而它本身的外邊20b，則延伸到復(fù)合環(huán)40的內(nèi)沿40。
在內(nèi)邊和外邊20a和20b之間的電流控制電阻器區(qū)20有未調(diào)制的電阻，選擇該電阻阻值以將硅可控整流器的前述級(jí)或選通級(jí)36的接通電流限制在安全值范圍內(nèi)。在上述坦普爾的參考文章里，對(duì)于選擇合適的電阻區(qū)20的未調(diào)制電抗的值進(jìn)行了討論。電阻區(qū)20的制做通過(guò)電阻內(nèi)邊和外邊(20a和20b)之間提供適合的間隔完成，沒有必要專門改變P基極層28的摻參量(亦即沒有必要的改變電阻率)。另一方面，通過(guò)適當(dāng)摻雜離子注入可以對(duì)電阻區(qū)20的摻雜濃度進(jìn)行專門的調(diào)整，例如，依靠電阻邊20a和20b之間的距離可以單獨(dú)地對(duì)P基極層28的剩余物的摻雜量進(jìn)行控制。
電流控制電阻區(qū)20的作用通過(guò)表示電路50的圖2能夠很好地了解，電路50是圖1硅可控整流器10的等效電路。電路50選通硅可控整流器和主硅可控整流器52和54分別對(duì)應(yīng)于硅可控整流器10的選通級(jí)和主級(jí)36和38，而硅可控整流器52和54之間的級(jí)間串連，電阻Rs則對(duì)應(yīng)于硅可控整流器10的內(nèi)級(jí)和外級(jí)發(fā)射極電極16和18之間的器件凈電阻。
在電路50里的級(jí)間電阻Rs為電路50提供兩個(gè)保護(hù)能力第一，在主硅可控整流器54被接通時(shí)，限制選通硅可控整流器52中流過(guò)的電流，第二，當(dāng)硅可控整流器10正在接通時(shí)，它減少選通硅可控整流器52傳導(dǎo)電流的時(shí)間間隔，因?yàn)橐坏┻@個(gè)硅可控整流器被接通，電流就通過(guò)主硅可控整流器54，并在低阻抗?fàn)顟B(tài)下，該電流通過(guò)主硅可控整流器54的流動(dòng)比通過(guò)選通硅可控整流器52的流動(dòng)更容易，因而必然流過(guò)級(jí)間電阻Rs。
級(jí)間電路Rs包括若干分量，這些分量在電路50接通期間被調(diào)到(對(duì)應(yīng)于硅可控整流器10的接通)，這樣就減少了這個(gè)時(shí)間周期Rs的電阻值。Rs的調(diào)制分量最好不超過(guò)未調(diào)制Rs值的10%左右，雖然可以相信，調(diào)制到20%是允許的。
通過(guò)考慮與電路50的電阻Rs對(duì)應(yīng)的硅可控整流器10模擬結(jié)構(gòu)能夠了解電阻Rs的調(diào)制分量。與電阻Rs等效的硅可控整流器10構(gòu)成了內(nèi)級(jí)與外級(jí)發(fā)射極電極16和18之間凈電阻，此電阻可用發(fā)射極電極16和18的電勢(shì)變化來(lái)量度。例如，由于調(diào)制分量由所描繪電子的N+發(fā)射極層30引出通過(guò)路徑56注入到P基極層28和由N+發(fā)射極層32引出的通過(guò)路徑42所描繪的電子注入到P基極層28，因此，凈電阻包括硅可控整流器10接通期間的調(diào)制分量。為了不讓路徑42上的電子到達(dá)電阻區(qū)20，以及為了防止路徑42上的電子調(diào)到這個(gè)區(qū)，復(fù)合環(huán)40消除由P基極層28引出在路徑42上的電子，其功能和載流子復(fù)合區(qū)類似。而使由于復(fù)合環(huán)40的存在，復(fù)合環(huán)40的內(nèi)沿40′與N+發(fā)射極層32的內(nèi)沿32′的間隔至少是P基極層28上的少數(shù)載流子擴(kuò)散長(zhǎng)度的一倍才合乎要求。
在器件接通期間，復(fù)合環(huán)40可以使從選通級(jí)36傳遞到硅可控整流器10的主級(jí)28的電流均勻。然而，只在N+發(fā)射極層32和電流控制電阻區(qū)20之間有足夠的間隔，環(huán)40可以從硅可控整流器10上取掉，作為例子，間隔約為3個(gè)基極層28內(nèi)的少數(shù)載流子擴(kuò)展長(zhǎng)度是符合要求的。
上述參考的坦普爾文章指出，由于載流子從選通級(jí)和主級(jí)發(fā)射極層注入到P基極層(見坦普爾文章第823頁(yè)，圖12(C)及由此的討論)，就將出現(xiàn)電流控制電阻區(qū)的調(diào)制。坦普爾的文章表明硅可控整流器安全接通的目的雖然圓滿地達(dá)到了，但對(duì)5000伏的器件(見坦普爾文章第七節(jié)819頁(yè))，只在600伏情況下得到驗(yàn)證。而且，硅可控整流器的試驗(yàn)和研制表明，除N+發(fā)射極層30和32之外，在由載流子源得到的電流控制電阻區(qū)20的調(diào)制必須給予考慮。
產(chǎn)生電流控制電阻區(qū)20調(diào)制的另一種載流子源由圖3表示，它所表示的是和圖1中的硅可控整流器10一樣，并且，概要示明了N+發(fā)射極層30下面的接通等離子區(qū)。等離子區(qū)60內(nèi)有從N+發(fā)射極層30徑路徑62注入P+發(fā)射極層24的電子和從P+發(fā)射極層24徑路徑64注入返回的空穴。在等離子區(qū)60里的空穴和電子的濃度，對(duì)于每種類型的電流載流子大約為每立方厘米為1027。就其功能而言，等離子區(qū)60是選通級(jí)36的一部分，當(dāng)接通輻射能34(如光線)碰撞到選通凹區(qū)15上時(shí)，選通級(jí)36接通產(chǎn)生空穴電子對(duì)接通電流。由接通等離子區(qū)60得到的空穴電流66的某個(gè)部分并不維持只局限在高密度等離子區(qū)內(nèi)，而要被吸引到電流控制電阻區(qū)20上。由于在主級(jí)38接通以前，主級(jí)發(fā)射極電極18有幾千伏的偏壓，所以會(huì)出現(xiàn)這種吸引，而一旦選通級(jí)36被接通，由于通過(guò)接通等離子區(qū)60以低阻抗連接到發(fā)射極電極13上，故內(nèi)級(jí)發(fā)射極電極16的電壓強(qiáng)度逐漸減小。
根據(jù)進(jìn)入和調(diào)制電流控制電阻區(qū)20的路徑66上的空穴的反作用趨勢(shì)，在接通等離子區(qū)60和電流控制電阻區(qū)之間應(yīng)具有足夠的間隔(正象由圖4A所示的那樣)。有與圖1所示的相同的結(jié)構(gòu)，特別是，如果第一級(jí)發(fā)射極電極16的外邊16b′與接通等離子區(qū)60的外沿70之間隔開一個(gè)預(yù)先確定的距離72時(shí)，即間隔距離至少大于一個(gè)半導(dǎo)體片12的厚度和N-基極層36內(nèi)的兩個(gè)雙極擴(kuò)散長(zhǎng)度(標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)參數(shù))之和時(shí)，就用不著利用路徑66內(nèi)的空穴對(duì)區(qū)20進(jìn)行調(diào)制。預(yù)先確定距離72比較保守的數(shù)值至少大于下面任一種數(shù)值兩個(gè)半導(dǎo)體片12的厚度和在N-基極層26內(nèi)的兩個(gè)雙極擴(kuò)散長(zhǎng)度之和;兩個(gè)半導(dǎo)體片厚度和在N層26內(nèi)的三個(gè)雙極擴(kuò)散長(zhǎng)度之和;三個(gè)半導(dǎo)體片厚度和在層26內(nèi)三個(gè)雙極擴(kuò)散長(zhǎng)度之和。接通等離子區(qū)60的外沿74的位置，根據(jù)已知的工藝的原則，可以很快確定下來(lái)。圖4B表示的另一個(gè)間隔排列是，將內(nèi)級(jí)發(fā)射極電極的外沿16b′從N+發(fā)射極層30的外沿74隔開一段距離72′，這個(gè)距離是和預(yù)先確定的距離72(圖4A所示的距離)相同的辦法來(lái)確定。圖4C給出的再一個(gè)間隔排列是按將第一級(jí)發(fā)射極電極的外沿16b′從N+發(fā)射極層30的內(nèi)沿76隔開一段預(yù)先確定的距離72′。這個(gè)距離是和預(yù)先確定的距離72(圖4A所示的)相同的方法確定的。在從圖4A～4C中挑選一種間隔排列時(shí)，通?？紤]是較長(zhǎng)部份16b(即內(nèi)級(jí)發(fā)射極電極16的較長(zhǎng)的16b)，是不要求被調(diào)制，它對(duì)電阻區(qū)20是不受歡迎的。
按照本發(fā)明，作成的如圖5所示的4.5千伏光觸發(fā)硅可控整流器只是一個(gè)例子(并不局限于此)，硅可控整流器100包括一個(gè)中間級(jí)22，它相對(duì)應(yīng)于硅可控整流器10的主級(jí)38(圖1)。在每微秒大約為450安的di/dt值和不同試驗(yàn)的熱沉溫度為從38°到90℃下，光觸發(fā)硅可控整流器100，在4千伏時(shí)可以安全的接通。試驗(yàn)的硅可控整流器尺寸如下徑向距離104為25密耳(0.025寸);徑向距離106(包括距離104)為65密耳;徑向距離108、110、112、114、116、118、120和122分別為120密耳、130密耳、140密耳、165密耳、190密耳、275密耳和298密耳。電流控制電阻區(qū)20和20′的電阻分別為98歐和50歐。
如果硅可控整流器10(圖1)的電流變化率很高，構(gòu)成電流控制電阻區(qū)域20的方式應(yīng)能使徑向穿過(guò)該區(qū)的熱應(yīng)力更加平穩(wěn)地?cái)U(kuò)散開。用于完成這種方法所選擇技術(shù)由圖6說(shuō)明，圖6是描述修改后的區(qū)20″的略圖。這個(gè)區(qū)包括第一和第二區(qū)段分別為110和112，區(qū)段112在區(qū)段110的外面，并比區(qū)段110薄，電阻也比區(qū)段110高。例如，區(qū)段112通過(guò)腐蝕(未說(shuō)明)可以得到，通過(guò)腐蝕將P基極層28水平線114以上的部分腐蝕掉，這種腐蝕方法可以有利于與硅可控整流器10(圖1)的選通級(jí)36的選通凹區(qū)15的腐蝕步驟同時(shí)進(jìn)行。當(dāng)由于區(qū)段112所發(fā)的較高熱量(電流2×電阻)發(fā)散在較大的體積內(nèi)，區(qū)段110和112每單位體積發(fā)散的熱量彼此近似相等，由于區(qū)段112處在區(qū)段110徑向外側(cè)，所以區(qū)段112具有較大體積。
雖然沒有說(shuō)明，當(dāng)隨著徑向間隔的增加，可用電阻逐步增加的多個(gè)區(qū)段串連完成電流控制電阻區(qū)段20。例如，這可以通過(guò)在伸向外側(cè)的電流控制電阻區(qū)上提供一系列的較薄的區(qū)段來(lái)完成。另外一種方法是利用具有高電阻的薄區(qū)段，這種較高阻抗的區(qū)段可通過(guò)適當(dāng)摻雜的離子植入途徑得到，例如，利用具有低摻雜濃度的高電阻區(qū)段。
上面所說(shuō)的硅可控整流器的制作可用一般的半導(dǎo)體器件加工技術(shù)實(shí)現(xiàn)，從現(xiàn)有技術(shù)規(guī)范的觀點(diǎn)出發(fā)，這種制做硅可控整流器工藝是在目前的技術(shù)水平之內(nèi)。
前面描述了一種多級(jí)放大硅可控整流器，除了硅可控整流器主級(jí)之外，為限制電流，硅可控整流器所有相鄰各級(jí)之間的電流控制電阻均采用嵌入式或集成式。因此，沒有必要采用外部電路來(lái)限制硅可控整流器的di/dt值，硅可控整流器基本上達(dá)到了對(duì)接通時(shí)的di/dt故障不敏感的特性。
上述說(shuō)明僅表示了本發(fā)明的某些較好的特點(diǎn)，對(duì)現(xiàn)有的硅可控整流器工藝的技術(shù)水平而言，將要出現(xiàn)許多改進(jìn)和變化。例如，可以制成互補(bǔ)硅可控整流器，在這種互補(bǔ)硅可控整流器中，用P-導(dǎo)電率型半導(dǎo)體材料代替N-導(dǎo)電率型材料，反過(guò)來(lái)也可用N-導(dǎo)電率型材料代替P-導(dǎo)電率型材料。因此，應(yīng)該懂得，從屬權(quán)利要求
擬包括上述內(nèi)容和所有其他改進(jìn)和變化，只要這些改進(jìn)和變化屬于本發(fā)明的真意和范圍內(nèi)。
勘誤表
權(quán)利要求
1.在多級(jí)放大硅可控整流器中，包括半導(dǎo)體片、第一發(fā)射極電極、內(nèi)級(jí)和外級(jí)發(fā)射極電極和電流控制電阻區(qū)；上述半導(dǎo)體片包括一個(gè)第一發(fā)射極層，在上述的第一發(fā)射極層上面的第一基極層、在上述第一基極層上的第二基極層、在上述第二基極層上的內(nèi)級(jí)發(fā)射極層和在上述第二基極層上面的外級(jí)發(fā)射極層，同時(shí)它接近從上述內(nèi)級(jí)發(fā)射極層向外的方向上并處在該方向上。在上述第一發(fā)射極層下面的上述第一發(fā)射極電極；在第一部分中的上述內(nèi)級(jí)發(fā)射極電極，它重疊在上述內(nèi)級(jí)發(fā)射極層上，同時(shí)在第二部分中，處在上述第一部分向外的位置上，它重疊在上述第二基極層上；重疊在上述外級(jí)發(fā)射級(jí)層上的上述的外級(jí)發(fā)射極電極。上述電流控制電阻區(qū)，由它構(gòu)成上述第二基極區(qū)的一部分，第二基極區(qū)限定在由上述內(nèi)級(jí)發(fā)射極電極的外沿所定義的內(nèi)側(cè)，并向外延伸，但與上述外級(jí)發(fā)射極層隔開。具有未調(diào)劑電阻的上述電流控制電阻區(qū)，選擇電阻值時(shí)，應(yīng)將放大硅可控整流器前面每級(jí)內(nèi)的接通電流限制到安全值上。上述多級(jí)放大硅可控整流器的改進(jìn)應(yīng)與上述技術(shù)結(jié)合，以在上述硅可控整流器接通期間，減小電流控制電阻區(qū)調(diào)制，包括上述的內(nèi)級(jí)發(fā)射極電極的外沿從下述任一種邊沿向外延伸一個(gè)預(yù)先確定的距離上述第一級(jí)發(fā)射極層的內(nèi)沿，在上述內(nèi)級(jí)發(fā)射極層下面的接通等離子區(qū)的外沿，上述第一級(jí)發(fā)射極層的外沿。該距離至少大于一個(gè)上述的半導(dǎo)體片的厚度和在上述第一基極層內(nèi)兩個(gè)雙極擴(kuò)散長(zhǎng)度之和。
2.按照權(quán)利要求
1的發(fā)明所說(shuō)的預(yù)先確定的距離，上述內(nèi)級(jí)發(fā)射極電極的外沿向外延伸一個(gè)距離，該距離至小大于上述兩個(gè)半導(dǎo)體片厚度和上述第一基極區(qū)內(nèi)的二個(gè)雙極擴(kuò)散長(zhǎng)度之和。
3.按照權(quán)利要求
1的發(fā)明所說(shuō)的預(yù)先確定的距離，上述內(nèi)級(jí)發(fā)射極電極的邊沿向外延伸一個(gè)距離，該距離只少大于上述兩個(gè)半導(dǎo)體片厚度和上述第一基極區(qū)的三個(gè)雙極擴(kuò)散長(zhǎng)度之和。
4.按照權(quán)利要求
1的發(fā)明所說(shuō)的預(yù)先確定的距離，上述內(nèi)級(jí)發(fā)射極電極的外沿向外延伸一個(gè)距離，該距離至少大于上述半導(dǎo)體片的三個(gè)厚度和上述第一基極區(qū)的兩個(gè)雙極擴(kuò)散長(zhǎng)度之和。
5.按照權(quán)利要求
1的發(fā)明所說(shuō)的預(yù)先確定的距離，上述內(nèi)級(jí)發(fā)射極電極的外沿向外延伸一個(gè)距離至少大于上述三個(gè)半導(dǎo)體片厚度和上述第一基極區(qū)的三個(gè)雙極擴(kuò)散長(zhǎng)度之和。
6.權(quán)利要求
1的發(fā)明所說(shuō)的內(nèi)級(jí)發(fā)射極電極的外沿按照預(yù)先確定的距離從如下的任何一個(gè)外沿向外延伸在所說(shuō)的上述內(nèi)級(jí)發(fā)射極層下面的接通等離子區(qū)的外沿，上述第一級(jí)發(fā)射極層的外沿。
7.權(quán)利要求
1的發(fā)明所說(shuō)的上述內(nèi)級(jí)發(fā)射極電極的邊沿，從上述第一級(jí)發(fā)射極層的外沿向外延伸一個(gè)預(yù)先確定的距離。
8.權(quán)利要求
1的發(fā)明所說(shuō)的控制電阻發(fā)射區(qū)至少包括兩個(gè)區(qū)段，外區(qū)段的電阻高于內(nèi)區(qū)段。
9.在權(quán)利要求
8的發(fā)明所說(shuō)的電流控制電阻區(qū)的外區(qū)段比上述電流控制電阻區(qū)內(nèi)區(qū)段薄。
專利摘要
一多級(jí)放大硅可控整流器包括一在硅可控整流器兩相鄰級(jí)之間的集成的電流控制電阻區(qū)，除硅可控整流器主級(jí)外，其他級(jí)均用于限制接通電流。硅可控整流器主要用來(lái)減小接通時(shí)di/dt故障，而無(wú)需在硅可控整流器內(nèi)附加外部電路來(lái)限制。在接通期間，通過(guò)該區(qū)與硅可控整流器每級(jí)的發(fā)射極進(jìn)行足夠的隔開和充分的屏蔽和通過(guò)將電阻區(qū)與最低發(fā)射極區(qū)的一部分進(jìn)行充分的隔開或屏蔽，可防止電流控制電阻區(qū)的調(diào)制，最低發(fā)射極區(qū)包含硅可控整流器前一級(jí)的接通等離子區(qū)。
文檔編號(hào)H01L29/66GK85105483SQ85105483
公開日1987年2月18日 申請(qǐng)日期1985年7月17日
發(fā)明者坦普爾 申請(qǐng)人:通用電氣公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan