166762. lajstromszámú szabadalom • Félvezető eszköz nagyfeszültségű stabil átmenetekkel

3 166762 4 káros hatásokat csökkentő segédelektróda alkalmazása. A találmány szerinti félvezető eszköznek első és második vezetőképesség típusú két félvezető zónája van, amelyeket PN átmenet választ el egymástól. 5 A két zóna az átmenet körül kialakult szórt tereket szabályozó elemmel van villamos érintkezésben, amely az átmenetet üzem közben mentesíti a külső töltések befolyása alól. Célszerű, ha a tér szabályozó elemnek a két zónával villamos érintkezésben álló elosztott ellenállása van. Célszerű azonban az olyan megoldás is, amelynél a térszabályozó elemnek az első, illetőleg második zónával villamos kapcsolatban álló első, illetőleg második vezető rétege van. A vezető rétegek egymással szomszédosak, egymást átlapolják és egymástól közel vannak elválasztva. Az 1. ábrán ismert félveztő alkatrész látható. A 2. ábra részben keresztmetszet, részben pedig a találmány szerinti félvezető alkatrész példakénti megoldásának villamos kapcsolását tünteti föl. A 3^, illetőleg 4. ábra a 2. ábrán látható megoldásnak megfelelő félvezető eszköz keresztmetszete, illetőleg felülnézete. Az 5. ábra a 3. és 4. ábra szerinti példakénti kiviteli alak módosított kivitelének keresztmetszete. A 6. ábra más példakénti kiviteli alak keresztmetszete. A 7. ábra a 6. ábra szerinti megoldás módosított kivitelének keresztmetszete. Az 1. ábrán ismert félvezető eszközt, nevezetesen 10 diódát tüntettük föl, amelynél a félvezető eszkőz PN-jellegű nagyfeszültségű 16 átmenete és (az 1. ábrán pontozott vonallal megjelölt) kiürítési zóna közé eső 14 élfelület szórt villamos terek veszik körül. Mint a fentiekben leírtuk, a szórt 12 tér szabályozás hiányában megváltoztatja a kiürítési zónát és csökkenti a maximális letörési feszültséget, amelyet a 16 átmenet normális nagyfeszültségű üzemben egyébként elbírna. 1. példa A találmány szerinti félvezető eszköz egyik példakénti kiviteli alakja a 2. ábrán látható. Ez nagyfeszültségű PN diódát tüntet föl, amelynek a szórt villamos tereket szabályozó elemként elosztott ellenállása van. Jóllehet ebben az esetben, valamint a további példákban is diódát írunk le, nyilvánvaló, hogy találmányunk nincs ilyen eszközökre korlátozva és más félvezető eszközök esetén is alkalmazható, amilyenek például a tranzisztorok, tirisztorok, integrált áramkörök stb. A 2. ábrán a diódát általában 20 hivatkozási számmal jelöltük. A 20 dióda félvezető 22 testből áll, amelyet fölül, illetőleg alul egy-egy 24, illetőleg 26 felület határol. A félvezető test maga például szilíciumból van és kerületét 25 élfelület határozza meg. A félvezető 22 testben viszonylag nagy vezetőképességű két félvezető zóna van kialakítva, amelyek mindegyike egy-egy felületig ér. Az ábrázolt példakénti kiviteli alak esetén P+ típusú 28 zóna a felső 24 felületig ér, N+ típusú 30 zóna viszont az alsó 26 felületig terjed. E két 28 és 30 zónát viszonylag nagy fajlagos ellenállású és bármelyik irányban vezető 32 zóna választja el egymástól. Az ábrázolt példakénti kiviteli alak esetén e nagy fajlagos ellenállású 32 zóna N-típusú. A P+ típusú 28 zónát és az N-típusú 32 zónát PN jellegű 34 átmenet választja el egymástól, amely a 25 élfelületet az átmenet és a felület 35 áthatásánál metszi. A 34 átmenettől megköveteljük, hogy a 20 dióda üzemé-10 ben viszonylag nagy feszültségszintet bírjon el. Ezért az ilyen átmenetet „nagyfeszültségű átmenet"-nefi nevezzük. A 20 diódának elosztott 36 ellenállása van, amelynek rendeltetése, hogy az átmenet és a felület 35 15 áthatásánál fellépő szórt villamos tereket csökkentse és a 34 átmenetet nagyfeszültségű üzemben külső töltések befolyásától mentesítse. A 36 ellenállás a nagyfeszültségű 34 átmenet átellenes oldalain levő zónákkal villamos kapcsolatban van. Ez azt je-20 lenti, hogy a 36 ellenállás villamos érintkezésben van a P+ típusú 28 zónával és/vagy az N— vagy N+ típusú 32 vagy 30 zónával. Amint a 3. és 4. ábrával kapcsolatban ismertetni fogjuk, a 36 ellenállás az átmenet és a felület 35 áthatását teljesen kö-25 rülveszi. Az „elosztott ellenállás" szakkifejezésen olyan ellenállást értünk, amely véges áramúton oszlik meg. A 20 diódában az elosztott ellenállás annak a felületrésznek szomszédságában van, amely nagyfe-30 szültségű üzemben a kiürítési zónákkal határos. A 2. ábrán ilyen kiürítési zónát szaggatott vonalakkal határoltunk el. A tényleges kiürítési zóna azonban természetszerűleg változik aszerint, hogy milyen félvezető eszközről van szó és nagyfeszültségű üzem-35 ben milyen feszültségszintek lépnek föl. Célszerű azonban, ha a 36 ellenállás a teljes 25 élfelület mentén el van osztva. (Ilyen esetet tüntet föl a 3. ábra.) Jóllehet nem lényeges, az elosztott 36 ellenállás az átmenet és felület 35 áthatásától jól el van 40 szigetelve. Az elosztott 36 ellenállás szabályozza a szórt villamos tereket, nevezetesen befolyásolja a tér erővonalainak alakját, úgy hogy az elosztott ellenállás mentén ekvipotenciális ponthoz kapcsolódnak. Az ellenállás alkalmazásának eredményeként 45 tehát az ekvipotenciális vonalak vagy erővonalak nem egyetlen potenciálú pontban összpontosulnak, hanem szétterülnek a kiürítési zóna felületén. A 3. és 4. ábrán különleges diódaszerkezetet tüntettünk föl, amelynél a 2. ábra szerinti elosztott el-50 lenállás került alkalmazásra. Ez a dióda, amelyet általánosan 40 hivatkozási számmal jelöltünk, felső-, él- és alsó 44, 45, illetőleg 46 felülettel ellátott félvezető 42 test. Mint a 3. ábrán látható, a 45 élfelület kontúrozható, ami azonban nem lényeges. 55 A 40 diódának ellentétes vezetőképességű jól vezető két zónája van, amelyek közül az egyik a felső, másik az alsó felülettel szomszédos. Az ábrázolt példakénti kiviteli alak esetén például a P+ típusú 48 zóna a fölső 44 felülettel szomszédos, az N+ 60 típusú 50 zóna pedig az alsó 46 felülettel szomszédos. A jól vezető 48 és 50 zónákat nagy fajlagos ellenállású (az ábrázolt példakénti kiviteli alak esetén N— típusú) 52 zóna választja el egymástól. A 48, illetőleg 52 P+, illetőleg N— típusú zónákat PN 65 típusú nagyfeszültségű átmenet választja el egymás-2