181030. lajstromszámú szabadalom • Nagyfeszültségű dielektromosan szigetelt szilárdtest kapcsolóeszköz
7 181030 8 sztrátumon kialakítva pedig egy kapcsoló-sorozatot is létrehozhatunk. A 4. ábrán egy a 10 eszközhöz igen hasonló 410 eszközt láthatunk, amelynek minden komponense lényegében azonos vagy nagyon hasonló a 10 eszköz komponenseihez. Ezért jelölés céljából ugyanazokat a hivatkozási számokat használtuk azzal a különbséggel, hogy mindegyik elé egy „4”-es számjegyet írtunk. Az egyetlen lényeges különbség a 10 és a 410 eszközök között az, hogy az utóbbiból hiányzik az 1. ábrán szereplő félvezető 22 tartomány. A 420 és a 424 tartomány közti távolság megfelelő növelése elegendő védelmet nyújt a kiürített rétegnek a 424 tartomány felé történő „punch-through” átütése ellen és lehetővé teszi, hogy a 410 eszközt is nagyfeszültségű kapcsolóként használjuk. Az 5. ábrán egy 510 eszközt ábrázoltunk, amely nagyon hasonló a 10 eszközhöz, és amelynek az összes alkatrésze lényegében ugyanaz vagy nagyon hasonló, ezért ugyanazokkal a hivatkozási számokkal jelöltük őket, mint a 10 eszköz esetén, csak megkülönböztetésül eléjük írtunk egy-egy „5”-ös számjegyet. A fő különbséget az 510 és a 10 eszköz között a félvezető 540 védőgyűrű használata jelenti, amely a katód 524 tartományt veszi körül. A szaggatott vonallal rajzolt rész azt illusztrálja, hogy az 540 védőgyűrű annyira kiterjeszthető, hogy érintkezzen a katód 524 tartománnyal. Az 522 tartomány és az 540 védőgyűrű kombinációja védelmet nyújt az 516 tartománynak az 511 fő felületnél vagy annak közelében, különösen a kapu 520 tartomány és a katód 524 tartomány között fellépő inverziója ellen, továbbá védelmet nyújt még a kiürített rétegnek az 524 tartományhoz történő „punch-through” átütése ellen is. Az 540 védőgyűrű ugyanolyan vezetési típusú, mint az 522 tartomány, de annál kisebb ellenállású. A katód 524 tartományt körülfogó kettős védő struktúra előnyös védelemnek bizonyul. A leírt kiviteli alakok segítségével a találmány általános elveit kívántuk illusztrálni. Különböze módosításokat is végrehajthatunk, amelyek a találmány szellemével összeegyeztethetőek. Például a leírt eszközök esetén a 12, 412 és 512 szubsztrátumok készülhetnek p-vezetési típusú szilíciumból, gallíumarzenidből, zafírból, vezetőanyagból, vagy elektromosan inaktív anyagból. Ha a 12, 412 és 512 szubsztrátumok elektromosan inaktív anyagból vannak, akkor a 14, 414 és 514 dielektromos rétegek kihagyhatok. Ezenkívül a 16, 416 és 516 testek légszigetelésű kivitelben is gyárthatók. Ebben az esetben mind a 12, 412 és 512 szubsztrátumok, mind pedig a 14, 414 és 514 dielektromos rétegek elhagyhatók. Az elektródák anyaga lehet akár dopolt poliszilícium, arany, titán vagy egyéb fajta vezető. Továbbá a szennyezés-koncentrációk, a különböző tartományok közötti távolságok és egyéb dimenziók változtatásával a leírtaktól lényegesen eltérő üzemi feszültségeket és áramokat állíthatunk be. A szilíciumdioxid réteget egyéb dielektromos anyagokkal, például szilíciumnitriddel helyettesíthetjük. A 14, 414 és 514 dielektromos rétegen belül az összes tartomány vezetési típusát megfordíthatjuk, feltéve hogy ugyanakkor a feszültségek polaritását is megfelelően felcseréljük a szakmában jól ismert módon. Azt is meg kell említenünk, hogy a jelen találmány szerinti eszköz akár váltó-, akár egyenárammal egyaránt működőképes. A 6. ábrán egy másik kiviteli alakot mutatunk be 600-as sorozatú, de az 1. ábrának megfelelő hivatkozási számokkal ellátva. Itt a félvezető 616 testet egy vele ellentétes vezetési típusú, közbenső félvezető 638 réteg szigeteli el a 614 dielektromos rétegtől. A 628, 630 és 632 elektródák vezető anyagból vannak és kis ellenállású kontaktust biztosítanak a 618, 620 illetve a 624 tartományok felületéhez. A 611 főfelület egy 626 dielektromos réteggel van borítva annak érdekében, hogy a 628, 630 és 632 elektródák szigeteltek legyenek mindazon tartományoktól, amelyeknek nem éppen az elektromos érintkezés a feladatuk. A 630 elektróda a 638 tartománnyal van elektromosan összekötve a 611 főfelület mentén és a 616 test (nem ábrázolt) hátsó vagy elülső oldalán. A 638 réteget úgy is módosíthatjuk, hogy az csak a 616 test alsó részén látható 638a rétegre korlátozódjon. Ilyen módosítás esetén alkalmasan diffundált vagy ionimplantált tartományt (vagy tartományokat) képezünk a 611 főfelület és a módosított 638a réteg között. A 630 elektróda kiterjesztésével elektromos kontaktust biztosíthatunk ehhez a tartományhoz a 611 főfelületnél. A 638 réteg arra szolgál, hogy függetlenítse a 616 testet a 614 dielektromos réteg tulajdonságaitól. így egyszerűbb lesz a gyártási eljárás, mert a 614 dielektromos réteg kialakításakor valamivel enyhébb toleranciákat lehet alkalmazni. Következésképpen megnő a termelékenység és csökkennek a költségek. Ezenkívül a 638 réteg egy alsó kapu tartományt képez, amelynek hatására csökken az a kapufeszültség, amely az anód- és a katód 618 és 624 tartomány közötti vezetés letiltásához, vagyis elzárásához szükséges. Ha a 638 réteg helyett csak a 638a réteget használjuk, akkor a 616 testnek csak egy része lesz elválasztva a 614 tartománytól, mégpedig a 620 tartomány alatt fekvő része. A 616 testnek ez az említett része a legkritikusabb tartomány, mert a 616 test lényegében itt záródik el, amikor a 610 eszközt kikapcsolt állapotba hozzuk. A 638a réteg nem biztosít teljes elválasztást a 614 dielektromos rétegtől, de csökkenti az átkapcsoláshoz szükséges kapu feszültség értékét anélkül, hogy számottevően befolyásolná az eszköz letörési feszültségét. A 638 réteg teljesen elválasztja a 614 dielektromos réteget, de valamivel csökkenti az eszköz letörési feszültségét. Ha a 638 réteget használjuk, akkor általában megnöveljük a 616 test vastagságát annak érdekében, hogy a letörési feszültségeket az előírt szinteken tartsuk. A 638 rétegnek nem szükséges közvetlenül a 630 elektródához csatlakozni. Mivel a 626 rétegben pozitív töltés halmozódik fel, a 616 test 611 főfelülete közelében, a 638 réteg és a kapu 620 tartomány között egy felületi inveiziós réteg alakul ki, amely az említett két tartományt elektromosan összekötheti. Még az említett pozitív töltés nélkül is valószínű, hogy a 630 elektróda és a 638 réteg elektromos összeköttetésbe kerülhetnek a „punch-through” átütés következtében. A 7. és a 8. ábrákon egy még további kiviteli alakot mutatunk be, amelyet az 1. ábrával ősszhangs 10 15 20 2'5 30 35 40 45 50 55 60 65 4
