181028. lajstromszámú szabadalom • Nagyfeszültséű, záróréteges szilárdtest kapcsoló
7 181028 8 mint a 10 félvezető esricöz alkatrészei. Jelölésükre két nullával kiegészítve ugyanazokat a hivatkozási számokat használtuk, mint a 10 félvezető eszköz esetén. Az alapvető különbség az 1000 és a 10 félvezető eszközök között csupán az, hogy az 1000 félvezető eszközből kihagytuk az 1. ábrán látható 22, illetve 22a tartományokat. A 2400 és a 2400a tartományoknak a 2000 tartománytól való távolabb helyezése elegendő védelmet nyújt a kiürített rétegen át a 2400, 2400a tartományok felé történő „punch-through” átütés ellen, és lehetővé teszi, hogy az 1000 félvezető eszközt nagyfeszültségű kapcsolóként működtessük. Az 5. ábrán látható 10.000 félvezető eszköz nagyon hasonló a 10 félvezető eszközhöz, és annak alkatrészei lényegében ugyanazok vagy hasonlók, mint a 10 félvezető eszköz részei. Jelölésükre három nullával kiegészítve ugyanazon számokat használtuk, mint a 10 félvezető eszköz esetén. Az egyetlen lényeges különbség a 10.000 és a 10 félvezető eszközök között a 40, 40a védőgyűrűk alkalmazása, amelyek körülkerítik a tőlük a 16.000, 16.000a testek megfelelő részei által elválasztott 24.000, 24.000a tartományokat. A 40, 40a védőgyűrűk tartománya ugyanolyan fajta védelmet nyújt a felületi inverzíós réteg képződése ellen, mint a 10 félvezető eszközben szereplő 22 és 22a tartományok. Némely esetben ez a védelem feltételezhetően elegendő ahhoz, hogy az eszköz alkalmas legyen nagyfeszültségű szilárdtest kapcsolónak. A 40, 40a védőgyűrűk ugyanolyan vezetési típusúak, mint a 16.000, 16.000a testek, de azoknál kisebb ellenállásűak. A 40, 40a védőgyűrűket annyire megvastagíthatjuk (a szaggatott vonallal bejelölt módon), hogy érintkezésbe kerüljenek a katód 24.000 és 24.000a tartományokkal. A 6. ábrán a 100.000 félvezető eszközt mutatjuk be, amely hasonlít a 10 félvezető eszközhöz. A 100.000 félvezető eszköz alkatrészei hasonlók vagy lényegében ugyanazok, mint a 10 eszköz megfelelő részei. Jelölésükre három nullával kiegészítve ugyanazokat a hivatkozási számokat használtuk. A 100.000 és a 10 félvezető eszközök közötti egyik eltérést a katód 240.000 és 240.000a tartományokat körülvevő 400 és 400a védőgyűrűk alkalmazása jelenti. A 400 és a 400a védőgyűrűk hasonlóak a 10.000 félvezető eszköz 40 és 40a védőgyűrűihez. A szaggatott vonallal rajzolt részekkel arra kívántunk rámutatni, hogy a 400 és 400a védőgyűrűk egészen a katód 240.000 és 240.00a tartományokkal való érintkezésig kiterjeszthetők. A 220.000 és 220.000a tartományok, valamint a 400 és 400a védőgyűrűk kombinációja védelmet nyújt a 160.000 és a 160.000a testek inverziója ellen, különösen a kapu 200.000 tartomány és a katód 240.000, 240.000a tartományok között, és ugyancsak védelmet jelent a kiürített rétegnek a katód 240.000, 240.000a tartományok felé történő „punch-through” átütése ellen is. Az ilyenfajta kettős védelem a katód 240.000 és 240.000a tartományok körül előnyökkel jár. A 220.000, 220.000a és a 400, 400a tartományok ugyanolyan vezetési típusúak, mint a 160.000, 160.000a testek, de kisebb ellenállásúak azoknál. A 400, 400a tartományok ellenállása kisebb, mint a 220.000, 220.000a tartományoké. A 100.000 és alO félvezető eszközök közti másik különbséget a félvezető 70, 70a tartományok jelentik, amelyek a katód 240.000, 240.000a tartományokkal azonos vezetési típusúak. A 70, 70a tartományok elektromosan érintkeznek a 380.000, 380.000a elektródákkal, és felső kapukként szerepelnek. A 70, 70a tartományok alkalmazása következtében kisebb potenciál is elegendő az anód 180.000, 180.000a tartományok, valamint a katód 240.000, 240.000a tartományok közötti vezetés letiltásához vagy lezárásához. Végül a 7. ábrán egy olyan 42 félvezető eszközt mutatunk be, amely egy sorozat lényegében azonos kapuzott dióda kapcsolót tartalmaz, de ezek közül csak két (szaggatott vonalú négyszögekkel körülkerített) GDS3, GDS4 kapcsolót tüntettünk fel. A 42 félvezető eszköz magában foglal egy félvezető 44 szubsztrátumot is, amely első vezetési típusú és egy 46 főfelülettel rendelkezik. A 44 szubsztrátum egyik részében vannak elhelyezve a 48 és 48a tartományok, amelyeknek a vezetési típusa ellentétes a 44 szubsztrátuméval és, amelyeket a 44 szubsztrátum egyes részei, és esetleg a 44 szubsztrátummal azonos vezetési típusú, de annál nagyobb szennyezés-koncentrációjú 50 tartományok különítenek el egymástól. Az 50 tartományok nem feltétlenül szükségesek. A 48, illetve 48a tartományok lényegében azonos kivitelű félvezető 52 és 52a testeket foglalnak magukba. Az 52 és 52a testek vezetési típusa, megegyezik a 44 szubsztrátuméval. Az 52 testen belül található az anód 54 tartomány, amely ugyanolyan vezetési típusú, mint az 52 test, de nagyobb a szennyezés-koncentrációja. Az 52 testen belül is létezik egy 56 tartomány, amely ugyanolyan vezetési típusú, mint az 52 test, de nála nagyobb szennyezés-koncentrációval bír, és amelyet az 52 test egyes részei választanak el az 54 tartománytól. A katód 58 tartomány az 56 tartománynak egy részében foglal helyet, és az 52 tartománytól az 56 tartomány egyes részei útján van elválasztva. A katód 58 tartomány ugyanolyan vezetési típusú, mint a 48 tartomány. A 60, 62, 64 és 66 elektródák kis ellenállású kontaktusokat adnak a 48, 54, 58 illetve 50 tartományokhoz. Ha az 50 tartományokat mellőzzük, akkor a 66 elektróda vagy közvetlenül érintkezik a 44 szubsztrátummal, vagy pedig egy kis ellenállású (nem ábrázolt) félvezető tartományon keresztül, amely hasonló az 54 tartományhoz, de a 44 szubsztrátum egy részébe van beágyazva. Egy 68 dielektromos réteg, tipikusan sziliciumdioxid, a 42 félvezető eszköz összes elektródáit elektromosan elszigeteli a 46 főfelülettől, kivéve azokat a tartományokat, amelyekhez éppen kis ellenállású kontaktusokat kell készíteni. A GDS4 kapcsolóhoz tartozó 52a test, az 54a, 56a és 58a tartományok, valamint a 60a, 62a és 64a elektródák lényegében azonosak a GDS3 kapcsoló megfelelő komponenseivel. A 44 szubsztrátumot általában az elérhető legnegatívabb potenciálon tartjuk. így elérjük, hogy a 48, 48a tartományok és a 44 szubsztrátum által alkotott p-n átmenetek záróirányú előfeszültséget kapnak, és a 44 szubsztrátumon levő összes GDS kapcsolót zárórétegek szigetelik el egymástól. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
