THYRISTOR HAVING IMPROVED SWITCHING BEHAVIOUR AND PROCESS FOR ITS OPERATION

Abstract: 1. A thyristor comprising a semiconductor body which contains an N-emitter layer (1) arranged on the outside and provided with a cathode (6), a P-emitter layer (4) arranged on the outside and provided with an anode (5) and two base layers (2, 3) which respectively adjoin these emitter layers, and also comprising controllable emitter short circuits (7, 9, 10, 12, 13; 8, 9, 10, 15, 16) which are in the form of MIS-structures arranged on at least one bounding surface of the semiconductor body and respectively have a first semiconductor zone (7, 8) of a first conductivity type which is connected to the cathode (K) or the anode (A), as the case may be, a second semiconductor zone (10, 11) of the first conductivity type which is connected to the base layer adjoining the particular emitter layer in question, and an intermediate layer of a second conductivity type which lies between these zones and is covered by a gate (13, 16) electrically insulated from the semiconductor body, characterised in that at least one MIS-structure of the depletion type (7, 9, 10, 12, 13) and at least one MIS-structure of the enhancement type (8, 9, 11, 15, 16) are provided ; and that a common control voltage terminal (G1) for the gates of the MIS-structures of the depletion type, and a common control voltage terminal (G2) for the gates of the MIS-structures of the enhancement type, are provided.

Description: Thyristor mit verbessertem Schaltverhalten Die Erfindung bezieht sich auf einen Thyristor nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und auf Verfahren zu seinem Betrieb. Thyristoren dieser Art sind aus der US-PS 3 243 669 be kannt. Beim Anlegen einer Steuerspannung an das Gate einer MiS-Struktur wird hierbei ein EurzschluBpfad wirksam geschaltet, der den PN-t#ergang zwischen der mit der Kathode (Anode) verbundenen Einitterschicht und der angrenzenden Basisschicht überbrückt. Das hat eine Umschaltung des Thyristors aus dem stromfuhrenden Zustand in den blockierten Zustand zur Folge, in dem zwischen Kathode und Anode trotz einer in Durchlai3richtung anliegenden Spannung praktisch kein Strom fliesst. Die Umschaltung aus dem blockierten Zustand in den strom filhrenden Zustand erfolgt durch das Anlegen einer weiteren Steuerspannung an das Gate einer weiteren M#S-Struk- tur, die den PN-Ubergang zwischen den beiden Basisschichten niederohmig überbrückt. Gleichzeitig wird für die Dauer des stromführenden Zustands die den Kurzschluss- pfad wirksam schaltende Steuerspannung abgeschaltet. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Thyristor der eingangs genannten Art anzugeben, der durch einfache Steuervorgänge kontrolliert gezündet und wieder blockiert werden kann. Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst. Der mit der Erfindung erzielbare Vorteil liegt insbesondere darin, dass der sich im stromführenden Zustand befindende Thyristor nach Zufuhrung eines ersten Steuerimpulses an das Gate wenigstens einer MIS-Struktur des Anreicherungstyps (Verarmungstyps) solange blockiert wird, bis er beim Auftreten eines zweiten Steuerimpulses, der dem Gate wenigstens einer MIS-Struktur des Verarmungstyps (Anreicherungstyps) zugeführt wird, wieder zündet. Zur Aufrechterhaltung des blockierten oder des stromführenden Zustands ist es nicht notwendig, den MIS-Strukturen eine Steuerspannung zuzuführen, wie das bei den bekannten Thyristoren mit den MIS-Kurzschluss- pfaden der Fall ist. Die MIS-Strukturen des einen Typs, die nur während des Zündvorgangs vorübergehend unwirksam geschaltet werden, bestimmen dabei die Stabilität des erfindungsgemässen Thyristors, d.h. seine Sicherheit gegen unbeabsichtigte Zündvorgänge beim Auftreten von in Durchlassrichtung gepolten Spannungen an der Anoden Kathoden-Strecke. Schliesslich entfällt auch eine Steuerung des PN-Übergangs zwischen den beiden Basis schichten, die bei den bekannten Thyristoren der eingangs genannten Art vorgenommen wird. Die Ansprüche 2 bis 11 sind auf bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung gerichtet, während die Ansprüche 12 und 13 bevorzugte Verfahren zum Betrieb eines erfindungsgemässen Thyristors betreffen. Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt: Figur 1 den Querschnitt eines ersten Ausführungsbei- spiels der Erfindung, Figur 2 eine Draufsicht der Anordnung nach Figur 1 Figur 3 den Querschnitt eines zweiten Ausführungs beispiels und Figur 4 den Querschnitt eines dritten Ausführungs beispiels. Der Halbleiterkörper des in Figur 1 und Figur 2 dargestellten Thyristors weist Halbleiterschichten 1 bis 4 abwechselnder Leitfähigkeitstypen auf, die beispielsweise aus dotiertem Silizium bestehen. Dabei werden die aussen liegende N-leitende Schicht 1 als N-Emitterschicht und die aussen liegende P-leitende Schicht 4 als P Emitterschicht bezeichnet. Die P-leitende Schicht 2 und die N-leitende Schicht 3 stellen die sogenannten Basisschichten dar. Die P-Emitterschicht L ist mit einer Anode 5 versehen, die einen Anodenanschluss A besitzt, während die N-Emitterschicht 1 von cer Kathode 6 kontaktiert wird, die mit einem Kathodenanschluss K versehen ist. Die N-Emitterschicht 1 ist zweckmässigerweise streifenförmig ausgebildet und in der Draufsicht der Figur 2 als vertikal verlaufender Streifen erkennbar. In der Figur 1, die einen Querschnitt längs der Linie I - I von Figur 2 zeigt, si#d"P-loitende Halblenterge- biete 7 und 8 dargestellt, die in die N-Emitterschicht 1 so eingefügt sind, dass sie sich bis zur Grenzfläche 1a des Halbleiterkörpers erstrecken. In Figur 2 sind die Oberflächen dieser Halbleitergebiete der besseren Übersicht wegen schraffiert dargestellt. Die Gebiete 7 und 8 werden jeweils randseitig von der Kathode 6 kontaktiert. Mit 9, 10 und 11 sind einzelne Zonen der Basisschicht 2 bezeichnet, die bis an die Grenzfläche 1a reichen. Dabei werden die Gebiete 7 und 8 durch die Zone 9 voneinander getrennt. Das Gebiet 7 bildet ein erstes P-Gebiet, die Zone 10 ein zweites P-Gebiet und der dazwischenliegende Teil der Emitterschicht 1 eine N-Zwischenschicht. Auf der Grenzfläche Ia ist eine dünne, elektrisch isolierende Schicht 12, z.3. aus SiO2, vorgesehen, auf der ein Gate 13 so angeordnet ist, dass es die N-Zwischenschicht überdeckt. Die Teile 7, 9, 10, .12 und 13 bilden eine MIS-Struktur. Gehört sie dem Verarmungstyp an, so befindet sich ohne Einwirkung einer Spannung auf das Gate 13 ein P-leitender Inversionskanal 14 an der Grenzfläche 1a zwischen den Gebieten 7 und 10, der diese leitend miteinander verbindet. Legt man eine positive Steuerspannung an einen Steuerspannungsanschluss G1 des Gates 13, 3 , so wird der In- versionskanal 14 beseitigt. Ist die MiS-Struktur vom Verarmungstyp, so besteht bei spannungslosem Gate 13 kein Inversionskanal 14. Dieser wird erst durch das Anliegen einer negativen Steuerspannung an G1 durch Inversion der Emitterschicht 1 aufgebaut. Der Inversionskanal 14 stellt somit einen steuerbaren Emitter-Kurzschluss dar, der die Basisschicht 2 mit dem Gebiet 7 und damit mit der Kathode 6 in A°hängigkeit von einer dem Anschluss G1 zugeführten Steuerspannung niederohmig verbindet oder nicht. Durch die Anordnung einer elektrisch isolierenden Schicht 15, z.B. aus SiO2, auf der ein mit einem Anschluss G2 verbundenes Gate 16 vorgesehen ist, ergibt sich eine entsprechende MIS-Struktur 8, 9, 11, 15 und 16 am rechten Rand der N-Emitterschicht 1, die einen über den Anschluss G2 steuerbaren Emitter-Kurzschluss dargestellt. Es ist nun ein wesentliches Merkmal der Erfindung, dass die eine der beiden MIS-Strukturen, z.B. die Struktur 7, 9, 10,'12 und 13, dem Verarmungstyp angehört und die andere MIS-Struktur, im betrachteten Fall also die Struktur 8, 9, 11, 12 und 16, dem Anreicherungstyp. Eine hierzu äquivalente Massnahme ist allerdings darin zu sehen, dass beide Strukturen vom Verarmungstyp sind und einer von ihnen, z.B. der Struktur 8, 9, 11, 15 und 16, über den ihr zugeordneten Anschluss, z.B. G2, eine positive Vorspannung zugeführt wird. Die Vorspannung verhindert dabei zunächst eine Kanalbildung. Erst durch eine weitere, diesem Anschluss zugeführte Steuerspannung, die eine zu der Vorspannung entgegengesetzte Polarität aufweist, wird dann ein Kurzschlusskanal wirksam. Andererseits können auch beide MIS-Strukturen vom Anreicherungstyp sein, wobei dann einer von ihnen eine negative Vorspannung zugeführt wird, die die Bildung eines In versionskanals bewirkt. Wesentlich ist bei allen diesen Varianten, dass, gegebenenfalls unter Einbeziehung einer dem Anschluss G1 oder G2 zugeführten Vorspannung, die eine der beiden MIS-Strukturen ohne Zuführung einer weiteren Steuerspannung einen Inversionskanal, z.B. 14, und damit einen wirksam geschalteten Emitter-Kurzsohluss aufweist, die andere dagegen nicht. Für die folgenden Überlegungen sei angenommen, dass unterhalb des Gate 13 der Inversionskanal 14 vorhanden ist, während unterhalb des Gate 16 kein Inversionskanal besteht. Der Kanal 14 bewirkt hierbei, dass die thermisch erzeugten Defekt elektronen aus der Basisschicht 2 zur Kathode 6 abgeleitet werden, so dass aus der N-Emitterschicht 1 keine Ladungsträger in die Basisschicht 2 inzitiert werden. Das bedeutet, dass sich der Thyristor im blockierten Zustand befindet, in dem trotz einer an A und B anliegenden, in Durchlassrichtung gepolten Spannung praktisch kein Strom zwischen A und 3 fliesst. Führt man dem Anschluss G1 einen positiven Spannungs im- puls Pl zu, so wird der allein bestehende Emitterkurz schluss für die Dauer von P1 unwirksam geschaltet, wobei die Zündung des Thyristors erfolgt. Danach fliesst ein Laststrom eines an A und K angeschlossenen Lastkreises über den niederohmig geschalteten Thyristor. Zum Blockieren des Thyristors wird nun ein negativer Spannungsimpuls P2 dem Anschluss G2 zugeführt, ohne dass die an A und K liegende, in Durchlassrichtung gepolte Spannung abgeschaltet zu werden braucht. Während des Anliegens von P2 sind beide Emitter-Kurzschlüsse wirksam, so dass die die Basisgebiete 2 und 3 überschwemmenden Desekt- elektronen über diese Kurzschlüsse zur Kathode K abgeleitet werden. Hierdurch wird das daszieren von Ladungsträgern aus der N-Emitterschicht 9 in die Basisschicht 2 unterbunden, so dass der Thyristor wieder in den blockierten Zustand gelangt. Bei den oben beschriebenen Ausbildungen der MIS-Strukturen, die die Anwendung einer Vorspannung erforderlich machen, ergibt sich die gleiche Wirkungsweise, wenn je- weils dafür Sorge getragen wird, dass die den Anschlüssen G1 und G2 zugeführten Impulse Pl bzw. P2 eine zu der betreffenden Vorspannung entgegengesetzte Polarität aufweisen. Anstelle der N-Emitterschicht 1 kann auch die P-Emitterschicht 4 durch zwei MIS-Strukturen unterschiedlichen Typs, die steuerbare.Kurzschlüsse zwischen der Basisschicht 3 und der Anode 5 bilden, wahlweise niederohmig überbrückt werden. Die Figur 1 kann zur Erläuterung dieser Ausgestaltung herangezogen werden, wenn man die Elektrode 5 als Kathode und die Elektrode 6 als Anode auffasst, die Leitfähigkeitstypen sämtlicher-Halbleiterteile durch die entgegengesetzten ersetzt, die Polari täten der Spannungen bzw. Spannungsimpulse umkehrt und die Bezeichnungen A und K miteinander vertauscht. Das beschriebene Betriebsverhalten des Thyristors ändert sich hierdurch nicht. Der in Figur 3 Åaargestellte Thyristor unterscheidet sich von Figur 1 dadurch, dass die N-Emitterschicht in eine Mehrzahl von Emitterzonen Ib bis 1e aufgeteilt ist, die jeweils mit untereinander leitend verbundenen Teilen Kb bis Ke der Kathode versehen sind, die an einem gemeinsamen Kathodenanschluss K liegen. Randseitig zu den Emitterzonen lb bis le sind jeweils zwei MIS-Strukturen Sbl, Sb2, Sci, Sc2, Sd1, Sd2 und Seil, Se2 der bereits beschriebenen Art vorgesehen. Das Gate der Struktur Sb1 ist mit 17 bezeichnet, während die Gates der Strukturen Sb1 und Sc1 zu einem gemeinsamen Gate 18, die Gates von Sc2 und Sd1 zu einem gemeinsamen Gate 19 und die Gates von Sd2 und SeI zu einem gemeinsamen Gate 20 verbunden sind. Die MiS-Struktur Se2 weist ein Gate 21 auf. Die Wirkungsweise des Thyristors nach Figur 3 entspricht der des Thyristors nach Figur 1, wobei in den mit G1 verbundenen MiS-Strukturen Sbi, Sc2, Sd1 und Se2 beim Fehlen eines Impulses Pl Kurzschlusskanäle vorhanden sind, während in den mit G2 verbundenen MiS-Strukturen Sb2, Scl, Sd2 und Sei ohne einen Impuls P2 keine Kurzschlusskanäle vorhanden sind. Durch Anlegen von Pl gelangt der Thyristor durch eine kurzzeitige Aufhebung der bestehenden Kurzschlüsse aus dem blockierten Zustand in den stromführenden Zustand, in dem er solange verbleibt, bis er durch einen angelegten Impuls P2, der auch in den letztgenannten MIS-Strukturen Kurzschlüsse entstehen lässt, die sich zu den Kurzschlüssen in den erstgenannten MIS-Strukturen in ihrer Wirkung addieren, wieder blockiert wird. Zur Erzielung einer guten Stabilität des Thyristors nach Figur j, d.h. zur Erzielung einer grossen Unempfindlichkeit gegenüber im blockierten Zustand zwischen Anode und Kathode anliegenden, in Durchlassrichtung gepolten Spannungen, die ja keine unerwünschten Zündvorgänge hervorrufen sollen, ist es zweckmässig, dass diejenigen MIS-Strukiuren, die ohne anliegende Impulse P1 und P2 Kurzschlusskanäle aufweisen, etwa zwischen 0,01 46 und 3 % der von den N-Emitterzonen Ib bis le belegten lateralen Thyristorfläche bedecken. In Figur 3 sind Strecken a, b und c eingezeichnet, die in ihrer Summe ein Mass für die von diesen MIS-Strukturen belegte lateralen Thyristorfläche darstellen. Die Strecke l stellt ein Mass für die gesamte von den Emitterzonen Ib bis 1e belegte laterale Thyristorfläche dar. Nach obigem -ergibt sich eine gute Stabilität bei Erfüllung der Bedingung 3 : 100 > (a-+ b + c) : 1 > 1 : 10 000. Für die Länge eines einzelnen Kurzschlusskanals kommen dabei Werte von etwa 2 bis 3 /um in Betracht, insbesondere bei einer Kurzschlussbelegung der von den Emitterzonen belegten lateralen Thyristorfläche zwischen 2 und 3 %. Andererseits ist es zum sicheren Umschalten des Thyristors aus dem stromführenden Zustand in den blockierten Zustand zweckmässig, dass die während des Auftretens von P2 wirksamen Emitterkurzschlüsse etwa zwischen 3 % und 10 46 der gesamten von den Emitterzonen Ib bis le belegten lateralen Thyristorfläche einnehmen. Das ist der Fall, wenn für die in Figur 3 eingezeichneten Strecken a bis e und 1 die Beziehung gilt 1 : 10 > (a + b + c + d + e) : l > 3 : 100. Dabei entsprechen die Strecken d und e der Fläche derwenigen MIS-Strukturen, die lediglich beim Auftreten von P2 mit Kurzschlusspfaden versehen sind. Die Prinzip darstellung der Figur 3 lässt die tatsächlichen Grössenverhältnisse aus Gründen der Übersichtlichkeit unberücksichtigt. Auch der zuletzt beschriebene Thyristor kann so abge ändert werden, dass die steuerbaren Emitterkurzschlüsse die P-Emitterschicht 4 wahlweise niederohmig überbrücken. Zur Darstellung dieser Lösungsvariante dient die Figur 3, wenn man Ib bis le als P-Emitterzonen, die Teile Kb bis Ke als Teile der Anode und die Elektrode 5 als Kathode anfasst, die Leitfähigkeitstypen sämtlicher Halbleiterteile durch die jeweils entgegengesetzten ersetzt und die Spannungen bzw. Spannungsimpulse jeweils umpolt. Figur 3 zeigt eine Weiterbildung der Erfindung, die darin besteht, dass eine herkömmliche Zündelektrode 22 auf einem in der Grenzfläche 1 a liegenden Teil der Basisschicht 2 angeordnet ist. Diese ist über einen Anschluss Z mit einem herkömmlichen Zündstromkreis Z1 verbunden. Durch den über 22 fliessenden Zündstrom wird ein sehr schneller Ablauf des Zündvorgangs erreicht. Die Zün'delektrode 22 kann auch mit dem Anschluss G1 verbunden sein, wobei dann der Impuls Pl aus der an 22 abgreifbaren Zündsoaunung besteht. Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung werden die Anschlusse G1 und G2 mit einem gemeinsamen Anschluss G verbunden, dem eine Impulsspannung mit den Impulsen P1' und P2' zugeführt wird. Die beschriebene Betriebsweise des Thyristors ändert sich hierdurch nicht. Figur 4 zeigt ein der Figur 3 teilweise entsprechendes, weiteres Ausfühz sbeispiel. Im Unterschied zu Figur 3 ist auch die P-Emitterschicht in Emitterzonen 4a bis 4e aufgeteilt, die jeweils mit untereinander verbundenen Teilen 5a bis 5e der Anode versehen sind. Diese sind mit dem gemeinsamen Anodenanschluss A verbunden. Randseitig zu den Emitterzonen 4a bis 4e sind MIS-Strukturen Sa2', Sb1', Sb2', Sc1', Sc2', Sd1', Sd2', Sel? und Se2' vorgesehen, die über einen Anschluss G2' und einen Impuls P2 " angesteuert werden, der mit P2 zeitlich zusammenfällt, aber eine zu diesem entgegengesetzte Polarität aufweist. Diese MIS-Strukturen weisen Emitterkurz schlüsse auf, die jeweils nur. während des Umschaltens aus dem stromführenden Zustand in den blockierten Zustand wirksam geschaltet sind. Werden im Sinne der anhand von Figur 3 dargelegten Belegungsregeln etwa 3 % bis 10 # der von den P-Emitterzonen insgesamt belegten lateralen Thyristorfläche mit diesen Emitterkurzschlüssen belegt, so wird ein sehr schneller und sicherer Umschaltvorgang erzielt. In Figur 4 können die auf der Grenzfläche la angeordneten NIS-Strukturen, deren Emitterkurzschlüsse nur wäh reni des Umschaltens aus dem stromführenden in den blockierten Zustand wirksam geschaltet sind, auch entfallen. Figur 4 zeigt nocha eine weitere Ausgestaltung der Erfindung. Danach ist neben den bereits anhand von Figur 3 beschriebenen N-Emitterzonen noch eine weitere N-Emitterzone lz vorgesehen, die von einem weiteren Teil K' der Kathode kontaktiert wird. Sie wird von Zonen 23 bis 25 der Basisschicht 2 durchdrungen, die sich bis zur Grenzfläche 1a erstrecken und in dieser ebenfalls von Kt kontaktiert werden. Die Zonen 23 bis 25 bilden feste N Emitterkurzschlüsse, die beim Thyristor nach Figur 4, der-wegen der Emitterzone 1z grössere Lastströme beherrscht als der Thyristor nach Figur 3, ein Absinken der Stabilität verhindern. Die Emitterzonen Ib bis 1z können, wie in Figur 2 an gedeutet ist, über die ganze Thyristorfläche geradlinig verlaufen, wobei eine gegebenenfalls vorhandene Zünd- elektrode 22 zweckmässigerweise ebenfalls streifenförmig ausgebildet ist. Das gleiche gilt für die Emitterzonen 4a bis 4e in Figur 4. Andererseits können die Emitterzonen auch als konzentrische Ringe ausgebildet sein, wobei eine Zündelektrode 22 mit Vorteil im Zentrum derselben angeordnet ist. Weitere Emitterzonen 1z werden dann ebenfalls ringförmig angeordnet. 13 Patentansprüche 4 Figuren

Claims: Patentansprüche 1. Thyristor mit einem Halbleiterkörper, der eine aussen liegende, mit einer Kathode versehene N-Emitterschicht, eine aussen liegende, mit einer Anode versehene P-Emitterschicht und zwei an diese jeweils angrenzende Basisschichten enthält , und mit an wenigstens einer Grenzfläche des Halbleiterkörpers angeordneten, als MIS Strukturen ausgebildeten, steuerbaren Emitterkurzschlüs- sen, die jeweils ein mit der Kathode (Anode) verbundenes erstes Halbleitergebiet eines ersten Leitfähigkeitstyps, ein mit einer Basisschicht verbundenes zweites Haibleitergebiet des ersten Leitfähigkeitstyps und eine zwischen diesen Gebieten liegende Zwischenschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die von einem gegenüber dem Halbleiterkörper elektrisch isolierten G < te überdeckt ist, aufweisen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass wenigstens eine MiS-Struktur des Verarmungstyps (7, 9, 10, 12, 13) und wenigstens eine MIS-Struktur des Anreicherungstyps (8, 9, 11, 15, 16) vorhanden sird und dass ein gemeinsamer Steuerspannungsanschluss ( G7) für die Gates der MIS-Strukturen des einen Typs und ein gemeinsamer Steuerspannungsanschluss (G2) für die Gates der MiS-Strukturen des anderen Typs vorgesehen sind. 2. Thyristor mit einem Halbleiterkörper, der eine aussen liegende, mit einer Kathode versehene N-Emitterschicht, eine aussen liegende, mit einer Anode versehene P-Emitterschicht und zwei an diese jeweils angrenzende Basisschichten enthält, und mit an wenigstens einer Grenzfläche des Halbleiterkörpers angeordneten, als MIS Strukturen ausgebildeten, steuerbaren Emitterkurzschlüs- sen, die jeweils ein mit der Kathode (Anode) verbundenes erstes Halbleitergebiet eines ersten Leitfähigkeits typs, ein mit einer Basisschicht verbundenes zweites Halbleitergebiet des ersten Leitfähigkeitstyps und eine zwischen diesen Gebieten liegende Zwischenschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die von einem gegenüber dem Halbleiterkörper elektrisch isolierten Gate überdeckt ist, aufweisen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass wenigstens #wei MIS-Strukturen des Verarmungstyps (7, 9, 10, 12, 13; 8, 9, 11, 15, 16) oder des Anreicherungstyps vorhanden sind, dass das Gate (16) einer der MIS-Strukturen mit einer Vorspannung beschaltet ist, die eine ohne Vorspannung in der Zwischenschicht (9) vorhandene Inversionsschicht beseitigt oder eine Inversion schicht in der Zwischenschicht(9) bildet, und dass für das mit einer Vorspannung beschaltete Gate (16) ein SteuerspaynungsanschluB (G2) und für das (die) Gate(s) (13) der anderen MIS-Struktur(en) ein weiterer Steuerspannungsanschluss (G1) vorgesehen sind. 3. Thyristor nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die N-Emitterschicht (P-Emitterschicht) in eine Mehrzahl von Emitterzonen (1b . . . .1e) aufgeteilt ist, die jeweils mit untereinander leitend verbundenen Teilen der Kathode (Anode) (Kb ...je) versehen sind, und dass eine Mehrzahl von streifenförmigen MIS-Strukturen (Sb1. ...Se2) vorgesehen sind, die randseitig zu den Emitterzonen (1b ...1e) angeordnet sind. 4. Thyristor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass ein gemeinsamer Steuerspannungsanschluss (G) für die Gates der MIS-Strukturen beider Typen vorgesehen ist. 5. Thyristor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die MIS Strukturen des einen und die MIS-Strukturen des anderen Typs gemeinsam auf der mit der Kathode (Anode) (K) ver sehenen Grenzfläche (1a) des Halbleiterkörpers angeordnet sind 6. Thyristor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die MIS Strukturen des einen Typs auf der mit der Anode versehenen Grenzfläche und die MIS-Strukturen des anderen Typs auf der mit der Kathode versehenen Grenzfläche (1a) des Halbleiterkörpers angeordnet sind. 7. Thyristor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e 1 c h n e t , dass MIS Strukturen beider Typen gemeinsam auf der mit der Kathode (Anode) (K) versehenen Grenzfläche (1a) und MIS-Strukturen eines der beiden Typen auf der mit der Anode (Kathode) (A) versehenen Grenzfläche des Halbleiterkörpers angeordnet sind. 8 Thyristor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die ersten Halbleitergebiete (7, 8) der MIS-Strukturen Jeweils derart in die N-Emitterschicht (P-smitter- schicht) (9) eingefügt sind, dass sie sich bis zur Grenzfläche (1a) des Halbleiterkörpers erstrecken, in der sie mit der Kathode (Anode) (K) leitend verbunden sind, dass die zweiten Halbleitergebiete der MIS-Strukturen jeweils aus Zonen (10, 11) der an die N-Emitter- schicht (P-Rmitterschicht) (9) angrenzenden Basisschicht (2) bestehen, die sich bis an die Grenzfläche (1a) erstrecken und dass die Zwischenschichten jeweils aus den Teilen der Emitterschicht (9) bestehen, die sich zwischen den einander gegenüberliegenden Grenzflächen der Zonen (10, 11) der Basisschicht und der ersten Halbleitergebiete (7, 8) befinden. 9. Thyristor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass wenigstens eine weitere N-Emitterzone (P-Emitterzone) (1z) vorgesehen ist, die mit einem weiteren Teil der Kathode (Anode) (E') versehen ist, und das die weitere N-Emitterzone (P-Emitterzone) (1z) von wenigstens einer weiteren Zone (23) der Basisschicht durchdrungen ist, die sich bis zur Grenzfläche (1a) des Halbleiterkörpers erstreckt und in dieser mit dem weiteren Teil der Kathode (Anode) (E') verbunden ist. 10. Thyristor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass eine Basisschicht (2) oder eine Zone derselben mit einer Zündelektrode (22) versehen ist, die einen Anschluss (Z) für einen Zündstromkreis (Z1) aufweist. 11. Thyristor nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Anschluss für den Zündstromkreis (Z) mit dem Steuerspannungsanschluss (G1) der MIS-Strukturen des Verarmungstyps verbunden ist. 12. Verfahren zum Betrieb eines Thyristors nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass dem Steuerspannüngsanschluss (G1) der MIS-Strukturen des Verarmungstyps ein die Umschaltung des Thyristors aus dem blockierten Zustand in den stromführenden Zustand veranlassender Spannungsimpuls (P1) einer ersten Polarität zugeführt wird und dass dem Steuerspannungsanschluss (G2) der MIS-Strukturen des Anreicherungstyps ein die Umschal tung des Thyristors aus dem stromführenden Zustand in den blockierten Zustand veranlassender Spannungsimpuls (P2) einer zweiten Polarität zugeführt wird. 13. Verfahren zum Betrieb eines Thyristors nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass dem gemeinsamen Steuerspannungsanschluss (G) der MIS Strukturen ein die Umschaltung des Thyristors aus dem blockierten Zustand in den stromführenden Zustand veranlassender Spannungsimpuls (P1') einer ersten Polarität und ein die Umschaltung aus dem stromführenden Zustand in den blockierten Zustand veranlassender Spannungsimpuls (P2') einer zweiten Polarität zugeführt werden,

Inventors: PATALONG, HUBERT, DR.
Applicants: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1980
Main classification: H01L29
IPC codes: H01L29