Brevet FR2016337A1 — publié le 19700508

L? présente invention a essentiellement pour objet un dispositif à semi-conducteurs comprenant des moyens de protection destinés à empêcher que la température d'une jonction semi-conductrice augmente au-dessus d'une valeur maximale admissible. 5 les éléments à semi-conducteurs sont généralement désavantageux en ce qu'à mesure que la température de la jonction p-n augmente le courant de fuite traversant la jonction p-n s'accroît au point de compromettre la stabilité thermique de l'élément. Il se produit ce qu'il est convenu d'appeler un emballement thermique. 10 C'est pourquoi, afin d'assurer un fonctionnement stable des éléments à semi-conducteurs e*. de prévenir une détérioration de leurs caractéristiques, on détermine préalablement pour la jonction p-n la température maximale admissible en fonctionnement, à laquelle les caractéristiques de commutation, -telles que par 15 exemple, dans le cas de thyristors, -l.'aptitude à bloquer un courant, le temps de coupure, etc... se détériorent. Ainsi il est couramment pratiqué de spécifier le pro-'* 4dé de refroidissement particulier par lequel la jonction p-n est maintenue à une température de fonctionnement inférieure à la température maximale 20 admissible prédéterminée, ainsi que de contrôler la production de chaleur résultant des courants de fuite traversant la jonction p-n, une perte en énergie électrique provoquée par le processus de commutation, etc... Ceci rend nécessaire une mesure précise de la température de la jonction p-n en fonctionnement. 25 le procédé le plus couramment adopté parmi les procédés . existants pour effectuer une telle mesure, consiste à mesurer la température d'une portion du boîtier des éléments à semiconducteurs, par exemple au moyen d'un couple thermoélectrique, est d'estimer la température de la jonction p-n dans 11 élé^ep.tmi ^ 30 à semi-conducteurs en fonctionnement sur la base de la résistance/ obtenue préalablement entre la jonction p-n et le point de mesure et la quantité de chaleur dont la production est prévue par suite de la perte de puissance électrique en cours de fonctionnement. Ce procédé est désavantageux en ce qu'étant donné 35 ses dimensions relativement grandes un dispositif de mesure de température tel qu'un couple thermoélectrique a une capacité calorifique élevée et il est difficile de le disposer dans une BASt ORIGINAL 69 28935 2 2016337 position telle que la température de l'élément à semi-conducteurs lui-même puisse être mesurée facilement. En outre, encore plus important est le fait qu'étant donné que le point de mesure, la jonction p-n et la portion associée ont à la fois une résistance 5 thermique et une capacité calorifique élevées, les durées de la conduction thermique et du flux de chaleur sont facilement perturbées par les conditions externes qui rendent très difficile une détermination précise de la température de la jonction p-n. En outre, c'est un facteur particulièrement peu approprié pour le 10 fonctionnement en régime transitoire des éléments semi-conducteurs qu'un circuit de réaction soit prévu pour le réglage automatique de la température de la jonction p-n. l'invention a généralement pour but d'éliminer les inconvénients précités de la pratique de l'art antérieur. 15 Un autre but de l'invention est de réaliser un dispositif à semi-conducteurs comprenant des moyens de protection nouveaux et perfectionnés, à réponse rapide et/ou sensibilité élevée, destinés a empêcher la température de fonctionnement d'un élément à semi-conducteurs impliqué d'augmenter au-dessus de sa valeur 20 maximale admissible. Encore un autre but de l'invention est de réaliser un dispositif à semi-conductetirs comprenant des moyens de protection nouveatK et perfectionnés sous la forme d'un élément à semi-conducteurs à très petites dimensions suffisantes pour permettre dé le disposer 25 à proximité étroite d'un élément à semi-conducteurs à protéger et en particulier dans une position telle qu'il puisse facilement détecter la température d'une jonction p-n dans l'élément mentionné en dernier et déterminer avec précisxon si la température de la jonction est- inférieure ou supérieure à sa valeur maximale 30 admissible. Un autre but dé l'invention est de réaliser un dispositif de protection nouveau et perfectionné iîestiné: à protéger un élément à semi-conducteurs contre la surchauffe, comprenant un autre élément à semi-conducteurs disposé sur le même support que l'élé-35 ment à semi-conducteurs mentionné en premier, de manière à déterminer avec précision si la température de la jonction.p-n de l'élément à protéger est ou n'est pas inférieure à sa valeur BAD ORIGINAL 69 28935 3 2016337 maximale admissible. Un autre but de l'invention est de réaliser un dispositif de protection nouveau et perfectionné pour la protection de thyristois, de commutateurs à semi-conducteurs bidirectionnels ou de transis-5 tors contre la surchauffe. Un autre but de l'invention est de réaliser un circuit de contrôle nouveau et perfectionné, susceptible d'être construit rapidement, pour la protection d'un élément à semi-conducteurs contre la surchauffe. 10 Encore un autre but de l'invention est de réaliser un disposi tif à semi-conducteurs nouveau et perfectionné comprenant un élément à semi-conducteurs principal et un élément à semiconducteurs auxiliaire pour la protection de l'élément à semiconducteurs principal contre la surchauffe, capable de modifier 15 quelque peu la température à laquelle il s'amorce, ainsi que d'effectuer un réglage fin pour: la compensation des différences entre les caractéristique des éléments à semi-conducteurs à mesure qu'elles se produisent. le dispositif à semi-conducteurs suivant l'invention comprend 20 un élément à semi-conducteurs principal comportant au moins une jonction p-n, et un élément à semi-conducteurs auxiliaire pour la protection de l'élément à semi-conducteurs principal contre la surchauffe, caractérisé en ce que l'élément à semi-conducteurs auxiliaire est disposé de manière qu'il soit sensible à la tempé-25 rature de l'élément à semi-conducteurs p rincipal afin que sa caractéristique électrique soit modifiée, et en ce que l'élément à semi-conducteurs principal est protégé grâce à l'utilisation de la modification de la caractéristique électrique de l'élément à semi-conducteurs auxiliaire à une température prédéterminée 30 inférieure à la température à laquelle est modifiée la caractéristique électrique de l'élément à semi-conducteurs principal. De préférence, l'une des électrodes principales de l'élément à semi-conducteurs auxiliaire est connectée à une zone semi-conductrice prédéterminée de l'élément à semi-conducteurs 35 principal. Selon un mode préféré de réalisation de l'invention, le dispositif à semi-conducteurs peut comprendre un élément à semi 69 28935 4 2016337 conducteurs principal comportant une paire d'électrodes principales et une électrode de commande, des moyens d'application d'un signal d'amorçage à la borne de ladite électrode de commande et à la borne de l'une des électrodes principales de l'élément à 5 semi-conducteurs principal en vue d'amorcer l'élément principal, et un élément à semi-conducteurs auxiliaire pour détecter la température de l'élément à semi-conducteurs principal et dont la caractéristique électrique est susceptible de se modifier à une température inférieure à la température à laquelle se modifie 10 la caractéristique électrique de l'élément à semi-conducteurs principal, ledit élément à semi-conducteurs auxiliaire comportant une paire d'électrodes principales dont l'une est connectée à la^one semi-conductrice où est disposée l'électrode de commande de l'élément à semi-conducteurs principal, et dont l'autre est 15 raccordée à la borne de l'une des électrodes principales de l'élément à semi-conducteurs principal par l'intermédiaire d'un élément d'impédance. L'élément à semi-conducteurs principal peut être choisi dans le groupe comprenant les thyristors, les commutateurs à semi-20 conducteurs bidirectionnels et les transistors. L'élément à semi-conducteurs auxiliaire peut être choisi dans le groupe comprenant les éléments à semi-conducteurs du type pnpn à quatre couches, les commutateurs à semi-conducteurs bidirectionnels, les thyristors et les transistors. 25 L'élément d'impédance peut être une résistance réglable ou une résistance fixe. . L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront au cours de la description explicative qui va suivre, en se reportant aux dessins 30 schématiques annexés, donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation et dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective, partiellement en coupe longitudinale, d'un dispositif à sejni-conducteurs conforme à l'invention; 35 - la figure 2a est une vue similaire à celle de la figure 1, mais illustre xm mode de réalisation de l'élément à semi-conducteurs auxiliaire représenté sur la figure 1 ; 69 28935 5 2016337 - les figures 2b et 2ç représentent les courbes caractéristiques de l'élément à semi-conducteurs de la figure 2a; - la figure 3 est un schéma électrique simplifié du dispositif à semi-conducteurs représenté sur les figures 1 et 2; 5 - la figure 4 est un diagramme destiné à expliquer le fonc tionnement du dispositif conforme à l'invention. La figure 1 montre un dispositif à semi-conducteurs selon l'invention. Le dispositif est désigné généralement par le chiffre de référence 100 et comprend un élément à semi-conducteurs 10 principal comportant au moins une jonction p-n, dans ce cas un thyristor désigné d'une manière générale par le chiffre de référence 10, et un élément à semi-conducteur auxiliaire désigné par le chiffre de référence 50. Le thyristor 10 comprend un. support circulaire 11 en matière semi-conductrice appropriée quelconque, 15 ayant un type de conductivité tel que le type n silicium, à haute résistivité, une couche de diffusion 12 ou 13 du type p disposés sur chacune des faces opposées du support 11 de manière à former une jonction 14 ou 15, et une couche ae diffusion 16 du type n sous la forme d'un anneau formé dans l'une des couches 20 de diffusion du type p , dans ce cas sur la surface exposée de la couche 13, de manière à former une jonction 17 du type p-n . Ainsi, la structure du thyristor 10 est du type pnpn à quatre couches. La structure du type pnpn à quatre couches peut être obtenue, 25 par exemple, en diffusant d'abord une impureté acceptrice telle que le gallium dans les faces opposées principales du support 11 du type n afin d'obtenir les couches de diffusion 12 et 13 du type p et les jpnctions p-n respectives 14 et 15» et en diffusant ensuite une impureté donnatrice telle que le phosphore, sous 30 la forme d'un anneau, dans la face exposée de la couche 13 du type p de manière à obtenir une couche de diffusion annulaire 16 du type n avec une jonction p-n annulaire 17 entre les deux couches. La vapeur déposée ensuite aussi bien sur la face exposée de la couche annulaire 16 du type n que sur la partie, encerclée 35 par la couche 16, de la face exposée de la couche 13 du type p , est de l'aluminium, de manière à former à la fois une couche de déposition annulaire 18 d'étendue sensiblement uniforme et 69 28935 O 2016337 disposée en contact ohmique avec la couche annulaire 16 et une couche de déposition annulaire 19 disposée concentriquement et électriquement isolée par rapport à la couche d'aluminium annulaire 18 et en contact ohmique avec la couche 13. 5 Comme on le voit sur la figure 1, sur la face exposée de la couche de diffusion 12 du type p , est brasé, par l'intermédiaire d'une feuille d'aluminium 20, un disque 21 en matière électriquement et thermiquement conductrice convenable telle que le molybdène. la feuille d'aluminium 20 est placée en contact 10 ohmique avec la couche de diffusion 12 du type p . Le support 11 du type n constitue une zone formant base du type n , la couche de diffusion 12 du type p constitue une zone formant collecteur-anode du type p, la couche de diffusion 13 du type p constitue une zone formant base .du type p sur 15 laquelle est disposée une porte, et la couche de diffusion annulaire 16 du type n constitue une zone annulaire formant émetteur-cathode du type n . Le disque de àolybdène 21 sert de support pour3ethyristor ainsi que d'électrode-anode et les couches d'aluminium annulaires 18 et 19 servent de cathode et 20 d'électrode-porte ou de commande du thyristor 10 respectivement. On dispose ensuite l'élément semi-conducteur auxiliaire 50 centralement à la surface de 3.a couche de diffusion 13 du type p, de manière qu'une face dudit élément soit placée sur la portion centrale exposée de la face de la couche de diffusion 13 du type 25 P ? portion qui est entourée par la couche de porte annulaire 19, par l'intermédiaire d'une mince couche 22 d'aluminium placée en contact ohmique avec la couche 13- Ainsi qu'il sera décrit claii*ement dans ce qui suit, l'élément à semi-conducteurs auxiliaire 50 sert à la détection de la 30 température d'au moins une des jonctions p-n et à la commande de la tension d'entrée de l'électrode-porte 19 du thyristor 10 en fonction de la température détectée. On fixe ensuite le dispo'sitifà semi-conducteurs 100 dans un boîtier convenable (non représenté) par compression ou pression, 35 ou par brasage et on raccorde électriquement les électrodes formant anode, cathode et porte aux bornes d'anode, de cathode et de porte, respectivement 101, 102 et 103, extérieures au boîtier, d'une 69 28935 7 2016337 manière bien connue en soi. D'une manière similaire, on relie électriquement l'élément à semi-conducteurs auxiliaire 50 à line borne auxiliaire 104 disposée à l'extérieur du boîtier. le thyristor 10, tel qu'il est décrit ci-dessus, est un 5 thyristor unidirectionnel. Plus précisément, si la borne d'anode 101 est négative par rapport à la borne de cathode 102, le thyristor 10 continue de présenter une haute impédance jusqu'à ce que la tension auxdites bornes se rapproche de la tension d'amorçage de la jonction p-n 14. Par contre, si la borne d'anode 101 est 10 positive par rapport à la borne de cathode 102, et si la borne de porte 103 est ouverte ou ne reçoit aucune tension, le thyristor 10 continue de présenter une haute impédance jusqu'à ce que la tension aux bornes 101 et 102 se rapproche de la tension de rupture du thyristor 10. Dans ces conditions,, si l'on applique ' 15 à la borne de porte 103 une tension positive par rapport à celle de la borne de cathode 102 de manière à permettre à un courant d'amorçage suffisant de circuler à travers la borne de porte 103» la couche d'aluminium 19» la couche 13 du type p , la jonction 17, la couche 16 du type n , la couche d'aluminium 18 20 et la borne de cathode 102 , le thyristor 10 bascule de son état de haute impédance à son état de basse impédance. Même si le thyristor 10 est maintenu à son état de haute impédance, l'électrode de porte 103 étant ouverte ou ne recevant pas de tension, il peut basculer de son état de haute impédance 25 à celui de basse impédance à une certaine tension entre les bornes d'anode, de cathode 101 et 102 respectivement lors d'une augmentation de la tension directe appliquée à ces bornes à une valeur suffisamment élevée, la tension à laquelle le thyristor bascule de son état de haute impédance à son état de basse impédance sera 30 dénommée dans ce qui suit "tension de rupture "V^q" . On peut constater que dans les thyristors courants la tension de rupture V,,n diminue brusquement à une température d'environ 125°C ou moins. JjU Par conséquent, dans la plupart des cas, la température de jonction maximale admissible des thyristors dépend de la caracté-35 ristique de température de la tension de rupture . Dans certains cas, la température maximale admissible peut être déterminée suivant les variations des caractéristiques de commutation en fonction de 69 28935 8 2016337 la température. En supposant que la température maximale admissible d'une jonction p-n d'un thyristor soit , le courant de charge correspondanijdoit être maintenu à une valeur assez faible pour 5 que le thyristor fonctionne à une température ne dépassant pas cette valeur T . , ou bien l'aptitude du thyristor à.se refroidir ïJ doit être augmentée de manière à maintenir sa température de fonctionnement inférieure à T. . 0 Par-conséquent, selon l'invention, l'élément à semi-conducteurs 10 auxiliaire 50 est fixé au thyristor 10 sur la partie centrale de l'une de ses faces principales, les variations des caractéristiques de l'élément à semi-conducteurs auxiliaire 50 en fonction de la température, se répercutent sur le circuit^ d'amorçage du thyristor de manière à empêcher la température de la jonction p-n 15 du thyristor 10 de dépasser la valeur maximale admissible T. . En alternative, les variations des caractéristiques de l'élément 50 en fonction de la température peuvent être utilisées pour empêcher qu'un signal d'amorçage ne soit appliqué au thyristor 10. la figure 2a illustre une forme de réalisation préférée de 20 1'élémeatà semi-conducteurs auxiliaire 50, qui s'est avérée satisfaisante pour la protection d'éléments à semi-conducteurs, tels que ceux du thyristor 10 représenté sur la figure 1. la figure 2a montre un commutateur à semi-conducteurs ayant une structure à quatre couches, désigné, lui aussi, par le 25 chiffre de référence 50, et comprenant un support 51 en matière semi-conductrice convenable, dans l'exemple illustré à silicium du type n à résistivité relativement élevée, une zone 52 du type p à résistivité relativement élevée et disposée sur une face du support 51 de manière à former une jonction p-n 53, une 30 zone 54 du type n disposée centralement sur la face exposée de la zone 52 du type p , de manière à former une jonction p-n 55, tout en laissant une partie exposée sur le pourtour de la zone 52, et une zone 56 du type p , 'disposée centralement sur la face exposée de la zone 51 du type n , de manière à former une jonction 35 p-n 57, tout en laissant une partie exposée sur le pourtour de la zone 52. les zones 54 et 56 ont une résistivité relativement faible et constituent des zones formant émetteurs, tandis que les 69 28935 9 2016337 zones 51 » 52 constituent des zones formant bases. la structure qui vient d'être décrite peut être obtenue facilement en petites dimensions, par exemple par les procédés bien connus de diffusion ou de croissance épitaxiale. contact ohmique avec à la fois la zone 54 du type n et la zone 52 du type p . D'une manière similaire, une couche de déposition d'aluminium 60 est disposée en contact ohmique avec à la fois la zone 56 du type p , et la zone 51 du type n . les couches 10 d'aluminium 59 et 60 sont ensuite connectées électriquement à une première et à une deuxième bornes 105 et 106 respectivement. le commutateur au silicium 50 représenté sur la figure 2a présente les caractéristiques illustrées sur les figures 2b et 2ç. 15 I passant par j_a premiere oorne i U5 ex ±a aeuxieme oorne i ut> a travers le commutateur 50, tandis que l'axe les abscisses représente la tension correspondante V a ces bornes. Si l'on applique à la première borne 105 une tension telle qu'elle devienne négative par rapport à la deuxième borne 106, la jonction p-n 53 est 20 polarisée dansle saas de conduction permettant à un courant de s'écouler de la borne 106 à travers la couche d'aluminium 59, la zone 52 du type p , la jonction p-n 53, la zone 51 du type n , et la couche d'aluminium 60, vers la borne 105- Dans ces conditions le commutateur 50 présente une caractéristique courant-tension 25 telle que celle représentée sur le troisième quaârant de la figure 2b Cette caractéristique ressemble à la caractéristique en tension directe présentée par les diodes à semi-conducteurs. Si maintenant la tension appliquée aux bornes du commutateur 50 est inversée, la jonction p-n 53 est polarisée dans le sens 30 non conducteur. Ainsi, le commutateur 50 présente une haute impédance aux bornes 105 et 106. Toutefois, les jonctions p-n 55 et 57 situées à l'extérieur de la jonction p-n 53 sont polarisées plus fortement dans le sens de conduction en raison du fait que la chute de tension latérale dans chacune des zones 51 et 52 35 augmente par suite de l'accroissement du courant de fuite correspondant. Ceci entraîne l'injection de porteurs minoritaires. Des électrons sont injectés de"^région émettrice 54 du type n dans 5 Une couche de déposition d'aluminium 59 est disposée en 69 28935 10 2016337 la région de base 52 du type p , tandis que des trous sont injectés de la région émettriee 56 du type p , dans la région de base 51 du type n . Par conséquent, le commutateur 50 bascule et présente une faible impédance entre les bornes 105 et 106. Par 5 conséquent, le commutateur 50 présente une caractéristique courant-tension telle que celle représentée sur le premier.quadrant de la figure 2b. La tension maximale représentée sur le premier quadrant de la figure 2b sera dénommée dans ce qui suit "tension de rupture V^Oo" * Autrement dit, par "tension de rupture" on entend la 10 tension maximale nécessaire au maintien du commutateur 50 à son état de haute impédance sur le premier quadraitide la figure 2b. Le commutateur 50 peut être constitué de manière que sa tension de rupture V-qqq varie en fonction de la température, comme repré-— senté__sur^la figure 2ç. 1 5 Sur la fj^tafe—geT--XZaj^dgs abscisses représente la tempéra ture en degrés centigrades et l'axe des ordonnées représente le pourcentage de la tension de rupture V-gQQ à une température quelconque par rapport à la tension de rupture à la température ambiante. La tension de rupture du commutateur 50 est telle, 20 qu'à mesure que la température augmente, le courant de fuite, le coefficient d'amplification du courant d'une portion du transistor du type npn comprenant la zone n 54, la zone p 52 et la zone n 51, et le coefficient ®Cp d'amplification du courant de la portion du transistor du type pnp comprenant la 25 zone p 56, la zone n 51, et la zone p 52 augmentent par avalanche jusqu'à ce que le commutateur bascule de son état de haute impédance à son état de faible impédance. En se basant sur ce qui précède, l'élément à semi-conducteurs auxiliaire 50 représenté sur la figure 1, ou le commutateur à 30 semi-conducteurs 50 représenté sur la figure 2a, est conçu de manière que la tension de rupture ^qq soit nulle ou négligeable à la température de jonction maximale admissible du thyristor associé 10, au moyen du contrôle des variations des coefficients d'amplification p du courant en fonction de la tempé- 35 rature, de la manière décrite ci-dessus, et du courant de fuite. En général, pour contrôler les variations en fonction de la température, on peut ajuster la concentration des impuretés, la 69 28935 n 2016337 résistivité et la configuration des zones semi-conductrices du commutateur. Plus précisément, pour fermer l'élément à semiconducteurs auxiliaire ou le commutateur 50, à une température relativement faible, ou à une température inférieure à celle de 5 l'élément à semi-conducteurs principal, ou le thyristor 10, il est nécessaire seulement d'augmenter brusquement la variation avec le courant du coefficient d'amplification ûi» du courant du commutateur à semi-conducteurs 50 à un faible niveau du courant. A cet effet, 1°) la zone formant base est mince, 2°) 10 l'efficacité avec laquelle les porteurs minoritaires sont injectés de la zone émettrice dans la zone formant base adjacente est augmentée brusquement dans ces zones de faible courant. Ensuite, on connecte fonctionnellement le commutateur 50 au thyristor 10 en fixant sa couche d ' alxminiuxn^Jvoi^-fig^ 15 à la portion centrale exposée de là face de la couche 13 du type p et du thyristor 10, la borne 105 et le conducteur associé . On dispose convenablement la borne 106 (voir figure 2a) à l'extérieur du boîtier précité (non représenté) de manière à obtenir la borne auxiliaire 104 représentée sur la figure 1. 20 Le fonctionnement du dispositif de l'invention, destiné à maintenir les jonctions p-n du thyristor 10 à une température inférieure à la température maximale admissible T , va maintenant être décrit au moyen de la figure 3, qui représente, à titre d'exemple typique, un circuit électrique simplifié destiné à être 25 utilisé avec le dispositif à semi-conducteurs 100 représenté sur la figure 1, certaines parties étant montrées en coupe . Sur la figure 3 les composants correspondant à ceux des figures 1 et 2a sont désignés par les mêmes chiffres de référence. Sur la figure 3, une source d'énergie électrique 110 et une 30 charge 111 en série sont connectées aux bornes d'anode et de cathode, 101 et 102 respectivement, du thyristor 10 de manière à former un circuit principal. Un fil auxiliaire extérieur est connecté à l'électrode-cathode, ou couche d'aluminium 18, à travers un élément d'impédance 112 consistant, de préférence, en 35 une résistance réglable. On peut, si on le désire, utiliser un élément d'impédance 112 constitué par une résistance fixe. Ledit fil auxiliaire est connecté à une borne de cathode auxiliaire 113 69 28935 12 2016337 ainsi qu'à la "borne auxiliaire 104 de l'élément à semi-conducteurs auxiliaire ou commutateur 50. Un signal d'amorçage à forme d'onde de tension telle que celle représentée sur la figure 3 peut être appliqué aux "bornes 5 de porte et de cathode auxiliaire 104 et 113 respectivement, pour la commande du courant circulant à travers la charge 11 par-réglage de l'angle de phase du signal d'amorçage par rapport à celui du courant prélevé sur la source 110.Dans le même "but, le signal d'amorçage peut être appliqué aux "bornesde porte et de 10 cathode 103 et 102 respectivement. Si l'élément d'impédance 112 est du type à résistance variable, sa résistance peut être réglée dè-manière à modifier quelque peu la température à laquelle l'élément à semi-conducteurs auxiliaire commence à fonctionner. Il sert aussi à réaliser un réglage fin destiné à rendre les 15 caractéristiques des éléments à semi-conducteurs sensiblement uniformes. Si la température de l'une quelconque des jonctions p-n du thyristor 10 en fonctionnement est maintenue inférieure de quelques degrés centigrades à la température maximale admissible 20 T . , le commutateur 50 offre une impédance élevée à la tension du signal d'amorçage appliquée à ces bornes, ce qui permet au courant d'amorçage de circuler à travers la borne.de porte 103» la zone cathode-base 13, la jonction cathode 17, la zone émettri-ce 16 et la borne de cathode 113. Ceci provoque l'amorçage du 25 thyristor 10 d'une manière bien connue en soi. Toutefois, si la température de ladite jonction se rapproche beaucoup de la température maximale admissible T. par suite d'une augmentation du courant de charge pour une raison ou une autre, alors la tensiai de rupture V^qq du commutateur 50 diminue et par conséquent 30 ledit commutateur offre une faible résistance à la tension du signal d'amorçage appliquée à ses bornes. Ceci a pour conséquence de faire circuler le courant à travers la borne de porte 103, la portion adjacente de la zone cathode-base 13, le commutateur 50, la borne de cathode auxiliaire et la borne auxiliaire 104, le 35 courant shuntant ainsi la jonction .17 du thyristor 10. Ceci empêche Ihmorçage du thyristor 10. De ce fait, le courant de charge diminue et la température des jonctions p-n du thyristor 69 28935 13 2016337 10 diminue corrélativement. A ce moment, l'élément à semiconducteurs auxiliaire est ramené à la tension de rupture initiale et par conséquent la tension positive du signal d'amorçage recircule à nouveau à travers la jonction p-n 17 et ré-amorce le 5 thyristor 10. De cette manière le commutateur 50 est sensible à la température de la jonction p-n du thyristor 10 et réalise l'opération de commutation, en maintenant ainsi la valeur moyenne du courant de charge sensiblement constante. Ceci est possible non seulement 10 pour empêcher l'emballement thermique, mais aussi pour utiliser le thyristor 10 en tant que source de courant constant . En cas de polarité négative de la tension du signal d'amorçage, d'une part la jonction p-n 17 du thyristor 10 se polarise dans 3e sens non conducteur, et d'autre part le commutateur 50 présente la 15 caractéristique courant-tension représentée sur le troisième quadiant de la figure 2b. Ceci permet à un courant d'amorçage négatif de passer d'abord à travers le comm-, tateur auxiliaire 50 et ensuite à travers la portion adjacente de la région cathode-base 13 et la borne de porte 103. Ainsi, l^kourant d'amorçage 20 shunte la jonction p-n 17 du thyristor 10. Ceci a pour résultat de prévenir la détérioration de la résistance inverse de la jonction p-n 17 du thyristor 10. Il convient de noter ici que la relation illustrée sur la figure 4 est celle existant entre la tension Y^q de blocage dans 25 le sens de conduction et la tension de rupture ^-qqq de l'élément à semi-conducteurs auxiliaire ou commutateur à semi-conducteurs 50. Sur la figure 4, l'axe des ordonnées représente le pourcentage de la tension de rupture ou la tension de rupture V-qqq du thyristor ou du commutateur à une température quelconque, par 30 rapport à la température ambiante, tandis que l'axe des abscisses représente la température correspondante. La courbe 10a illustre la variation de la tension de blocage dans le sens de conduction du thyristor 10, tandis que la courbe 50a montre la tension de rupture Ydu commutateur 50. Ainsi qu'on le voit sur la i3UU 35 figure 4, la tension de blocage Y^q dans le sens de conduction du thyristor 10 reste sensiblement constante jusqu'à une certaine température, par exemple environ 125°C, qui est la température 69 28935 14 20 ibiJV maximale admissible T. de la jonction, et diminue brusquement «J au-dessus de cette température. D'autre part, la tension dé rupture du commutateur 50 reste sensiblement constante jusqu'à une température légèrement supérieure à la température ambiante, 5 après quoi, elle diminue graduellement. Ensuite, elle diminue brusquement jusqu'à zéro à mesure que la température se rapproche de la valeur maximale admissible T. . En résumé, l'invention a permis de réaliser un dispositif à semi-conducteurs perfectionné comprenant un thyristor uni-10 directionnel contrôlé par un commutateur à semi-conducteurs de manière que toute surcharge du thyristor soit automatiquement éliminée, tout en étant protégé contre les endommagements susceptibles d'être causés par l'emballement thermique, et l'application d'une tension inverse à une électrode de porte im pliquée. 15 En outre, le thyristor peut être efficacement utilisé en tant que source de courant constant . Bien que l'invention ait été décrite et illustrée pour un thyristor unidirectionnel, il est bien entendu qu'elle peut être également appliquée à d'autres dispositifs à semi-conducteurs 20 tels que les thyristors bidirectionnels, les commutateurs à semiconducteurs bidirectionnels, les transistors, etc... En outre, il est. bien entendu que l'élément à semi-conducteurs auxiliaire peut être non seulement du type pnpn à quatre couches, tel que celui décrit précédemment, mais aussi des commutateurs à semi-25 conducteurs bidirectionnels tels qu'un élément à semi-conducteurs à cinq couches, -des thyristors,'des transistors, etc... Un tel élément à semi-conducteurs auxiliaire peut .aussi être utilisé pour détecter une température de jonction dans l'élément'à semiconducteurs principal par une modification de ses caractéristiques 30 et pour asservir à la température détectée le signal de déclenchement d'un circuit d'amorçage de élément à semi-conducteurs principal. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre 35 d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées selon l'esprit de l'invention. 69 28935 15 2016337 REVENDICATIONS 1 - Un dispositif à semi-conducteurs comprenant un élément à semi-conducteurs principal comportant au moins une jonction p-n et un élément à semi-conducteurs auxiliaire pour la. protection de l'élément à semi-conducteurs principal contre la surchauffe, 5 caractérisé en ce que ledit élément à semi-conducteurs auxiliaire est disposé de manière qu'il puisse détecter la température dudit élément à semi-conducteurs principal et que ses caractéristiques électriques soient modifiées, et en ce que ledit élément à semi-conducteurs principal est protégé par utilisation 10 de la modification de la caractéristique électrique dudit élément à semi-conducteurs auxiliaire à une température prédéterminée inférieure à la température à laquelle se modifie la caractéristique électrique dudit élément à semi-conducteurs principal. 15 2 - Un dispositif à semi-conducteurs selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit élément à semi-conducteurs auxiliaire est disposé sur un support en matière semi-conductrice sur lequel est formé ledit élément à semi-conducteurs principal. 3 - Un dispositif à semi-conducteurs selon la revendication 20 1, caractérisé en ce que ledit élément à semi-conducteurs principal est choisi dans le groupe comprenant les thyristors, les commutateurs à semi-conducteurs bidirectiomiels et les transistors. 4 - Un dispositif à semi-conducteurs selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacun desdits éléments à semi-conducteurs 25 principal et auxiliaire est un commutateur à semi-conducteurs. 5 - Un dispositif à semi-conducteurs selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit élément à semi-conducteurs auxiliaire est fixé sur la partie centrale d'un support en matière semi-conductrice sur lequel est formé ledit élément à semi-conducteurs principal. 30 6 - Un dispositif à semi-conducteurs selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ledit élément à semi-conducteurs auxiliaire comprend une électrode connectée à une zone semi-conductrice prédéterminée dudit élément à semi-conducteurs principal. 69 28935 16 2016337 7 - Un dispositif à semi-conducteurs selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit élément à semi-conducteurs auxiliaire comprend une électrode distincte disposée à l'extérieur d'un boîtier dans lequel est enfermé le dispositif à semi- 5 conducteurs. 8 - Un dispositif à semi-conducteurs, caractérisé en ce qu'il comprend un élément à semi-conducterus principal comportant une paire d'électrodes principales et une électrode de commande, des moyens d*application d'un signal d'amorçage à la borne de 10 ladite électrode de commande et à la borne desdites électrodes principales dudit élément à semi-conducteurs principal pour amorcer l'élément principal et un élément à semi-conducteurs auxiliaire destiné à détecter la température dudit élément à semi-conducteurs principal et conçu de manière à ce que sa 15 caractéristique électrique soit modifiée à une température inférieure à la température à laquelle se modifie la caractéristique électrique dudit élément à semi-conducteurs principal, ledit élément à semi-conducteurs auxiliaire comportant -une paire d'électrodes principales dont l'une est connectée à la zone 20 semi-conductrice sur laquelle est disposée ladite électrode de commande de l'élément à semi-conducteurs principal. 9 - Un dispositif à semi-conducteurs selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'autre électrode de commande dudit élément à semi-conducteurs auxiliaire est connectée à la borne de l'une 25 desdites électrodes principales dudit élément à semi-conducteurs principal par l'intermédiaire d'un élément d'impédance. 10 - Un dispositif à semi-conducteurs selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit élément d'impédance est une résistance réglable. 30 11 - Un dispositif à semi-conducteurs selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit élément d'impédance est une résistance fixe. 12 — Un dispositif à semi-conducteurs selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'une des électrodes principales dudit' 35 élément à semi-conducteurs principal est connectée à un fil de connexion auxiliaire par l'intermédiaire d'un élément d'impédance, ledit signal d'amorçage étant appliqué à la borne 69 28935 17 -2016337 de ladite électrode de commande et à la borne dudit fil de connexion auxiliaire, et en ce que l'autre électrode principale dudit élément à semi-conducteurs auxiliaire est connectée à un point situé entre ledit élément d'impédance et ledit 5 fil de connexion auxiliaire. 13 - Un dispositif à semi-conducteurs selon la revendication 12, caractérisé en ce que ledit élément d'impédance est une résistance réglable. 14 - Un dispositif à semi-conducteurs selon la revendication 10 12, caractérisé en ce que ledit élément d'impédance est une résistance fixe.