166762. lajstromszámú szabadalom • Félvezető eszköz nagyfeszültségű stabil átmenetekkel
MAGYAR NÉPKÖZTÁRSASÁG ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI LEÍRÁS Bejelentés napja: 1972. VI. 19. Amerikai egyesült államokbeli elsőbbsége: 1971. VI. 23. (155.832) Közzététel napja: 1974. XII. 28. Megjelent: 1976. XII. 31. (RA— 571) 166762 Nemzetközi osztályozás: H 01 1 9/00; 11/00 \, Feltaláló: Olmstead John Aaron villamosmérnök, Sommerville, New Jersey, Amerikai Egyesült Államok Tulajdonos: RCA Corporation, New York, Amerikai Egyesült Államok Félvezető eszköz nagyfeszültségű stabil átmenetekkel i A találmány tárgya félvezető eszköz, különösen viszonylag nagy üzemi feszültségekhez. Nagyfeszültségű félvezető eszközöknél a nagyfeszültségű PN átmenettel szomszédos zónákban nagy kiürítési tartományra („depletion width") van szűk- 5 ség. Ezt a feltételt általában azzal elégítik ki, hogy az átmenet szomszédságában viszonylag vékony, nagy fajlagos ellenállású (gyengén szennyezett) legalább egy zónát alkalmaznak. A félvezető eszköz ilyen felépítése azonban leg- 10 alább két nehézséggel jár. Egyrészt a nagy fajlagos ellenállású zóna felületeit az átmenet tájékán külső töltések könnyen befolyásolhatják. Ennek következtében a környező közegek állapotai az átmenettől néhány század milliméter távolságban, például töl- 15 tések mozgása és felhalmozódása befolyásolhatja az átmenetet. Másrészt nagyfeszültségű üzemben a félvezető eszköz élfelületének különböző potenciálú pontjai között szórt vagy peremjellegű („fringing") villamos terek keletkeznek, amelyek a kiürítési zó- 20 nát az élfelület (az eszköz élének felülete) mentén kedvezőtlenül befolyásolják. E szórt terek továbbá gyakran jóval túlnyúlnak a passziváláshoz alkalmazott szigetelő rétegeken és külső töltések szerint változnak. A nagyfeszültségű átmenet ennek követkéz- 25 tében nem képes fönntartani az ideális letörési feszültséget, amelyet az átmenet belső részén vagy „tönk"-jén egyébként el lehetne érni. Több megoldást javasoltak az ilyen szórt terek szabályozására és mentesítésére külső töltések be- 30 folyásától. A jelen összefüggésben a „szórt terek szabályozása" kifejezés azt jelenti, hogy az átmenet és a felület áthatásánál („junction-surface intercept") föllépő csúcs jellegű villamos teret csökkentjük és evégből a szórt terek eloszlását az áthatásnál jelentkező tértöltésben megváltoztatjuk. Az egyik javaslat lényege, hogy a félvezető eszköz élfelületét az átmenet és a felület áthatásánál kontúrozzuk vagy lesarkítjuk. Az élfelület kontúrozása azonban viszonylag költséges technológia és nem alkalmazható bármilyen szerkezetű átmenetnél, így például planár eszközöket nem lehet kontúrozni. Ismeretes olyan megoldás is, amelynél a szórt tereket és a külső töltések befolyását azzal szabályozzák, hogy az átmenet és a felület áthatását szigetelő és passziváló anyagból álló vastag réteggel borítják. Erre a célra bizonyos üvegeket és gyantákat alkalmaznak. A kérdéses nehézségek kiküszöbölésére ismeretes további megoldás abban van, hogy az átmenet szomszédságában levő jól vezető zónával fémréteget hoznak ohmos érintkezésbe. A fémréteg átlapolja az átmenetet és a kiürítési zónát, viszont ezektől szigetelő réteggel van elválasztva. Vannak más megoldások is, amelyeknek a nagyfeszültségű átmenetek szórt tereinek szabályozása ugyan nem közvetlen célja, de amelyek ezt a célt bizonyos fokig mégis elérik. Ilyen megoldás például az általában „Faraday pajzs" néven említett és a 166762 1
