181246. lajstromszámú szabadalom • Nagyfeszültségű szilárdtest kapcsoló
MAGTAR NfiPKÖZTARSASAG SZABADALMI LEÍRÁS 181246 Bejelentés napja: 1980. XII. 23. (3113/80) Nemzetközi osztályozás: l|p Uniós elsőbbsége: 1979. XII. 28. (107 775) Amerikai Egyesült Államok NSZO3 : H 01 L 29/70 ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL Közzététel napja: 1982. IX. 28. Megjelent: 1985. I. 31. ^^^sTalálmá/Ty)^>^ (. Szabadalmi Tár. ' Feltalálók: Szabadalmas: Hartman Adrian Ralph villamosmérnök, Murray Hill, Rilay Terence lames villa- Western Electric Company, mosmérnök, Warren, Shackle Peter William fizikus, West Melborne, Florida, Incorporated, New York, N. Y. Amerikai Egyesült Államok Amerikai Egyesült Államok Nagyfeszültségű szilárdtest kapcsoló 1 A találmány szilárdtest szerkezetekre, mindenekelőtt nagyfeszültségű szilárdtest szerkezetekre vonatkozik, amelyek telefon kapcsoló rendszereknél és sok más alkalmazásnál hasznosíthatók. Michio és munkatársai a Development of Integ- 5 rated Semiconductor Crosspoint Switches and a Fully Electronic Switching System” című közleményükben (International Switching Symposium, 1976. október 26., Kyoto, Japán, 221—224. oldal) dielektromosan szigetelt, teljesen szilárdtest felépí- 10 tésü, n típusú félvezető alapon létesített nagyfeszültségű kapcsolót írnak le. A p+ vezetési típusú anód tartományt a p+ vezetési típusú első kapu tartománytól csak a test tömegének egy része választja el. Az első kapu tartomány egy n+ vezetési típusú 15 katód tartományt vesz körül és azzal érintkezik. A félvezető testben levő második p+ vezetési típusú kapu tartomány a félvezető test olyan részében helyezkedik el. amely nem esik az anód és az első kapu tartomány közé. A kapcsolót úgy lehet be- 20 kapcsolni, hogy áramot adnak be vagy vonnak el az egyik kapu tartományból. Ha az árafmolyás az anód és a katód között megszűnik, akkor a kapcsoló visszatér normális zárt állapotába. E szerkezet egyik hiányossága, hogy képtelen megfelelő megszakításra, 25 ha az anód és a katód (a kimenő kapcsok) között tekintélyesebb áramfolyás áll fenn. így szükség lenne egy teljesen szilárdtest felépítésű olyan kapcsolóra, amely nagymértékben hasonlít a fenteikben leírthoz, de amelyben könnyen 30 2 meg lehet szakítani a kimenő kapcsai közötti tekintélyesebb áramfolyást. A találmány szerinti nagyfeszültségű szilárdtest kapcsolóban gyengén szennyezett n típusú egykristály félvezető alapot, erősen szennyezett p+ típusú anód tartományt, erősen szennyezett n+ típusú első kapu tartományt, közepesen szennyezett p típusú második kapu tartományt és erősen szennyezett n+ típusú tartományt alkalmazunk. A második kapu tartomány körülveszi a katód tartományt. Az első kapu tartomány közvetlenül az anód tartomány és a második kapu tartomány között helyezkedik el. Egy előnyös megvalósításban a félvezető test a sokkristályos hordozótól dielektromosan van elszigetelve. Az egyik megvalósításban a kapcsolót úgy terveztük meg, hogy BE állapotban van és vezet, ha az anód a katódhoz képest pozitív előfeszültséggel rendelkezik. Az anódtól a katód felé való vezetés megszakad, ha egyrészt a kapu tartomány potenciálját clyan értékűre növeljük, hogy kiürített tartományok keletkeznek a félvezető testben, másrészt a félvezető test tömegének a kapu tartomány alatti és a dielektromos réteg fölötti részének potenciálja pozitívabb, mint az anódé, a katódé és/vagy a második kapu tartományé. Az anód és a katód között levő első kapu tartomány elhelyezése elsődleges tényező, mely javítja a szilárdtest kapcsoló áramletörési karakterisztikáját. A találmány jobban megérthető a következő részletes leírás és a kísérő ábra alapján. 181246
