181030. lajstromszámú szabadalom • Nagyfeszültségű dielektromosan szigetelt szilárdtest kapcsolóeszköz
9 18103C 10 oan levő, de 700-as sorozatú hivatkozási számokkal láttunk el. Itt a kapu 720 tartomány nem az anód 718 tartomány és a katód 724 tartomány közé van helyezve. A 710 eszköz úgy van méretezve, hogy az anód 718 tartomány és a katód 724 tartomány viszonylag közel kerülhet egymáshoz azért, hogy köztük a bekapcsolt (vezető) állapotban mutatkozó ellenállás kisebb legyen. Szükség esetén egy 738 vezetőt is elhelyezhetünk a 726 réteg tetején a 728 és 732 elektródák között. A 738 vezető a 730 elektródához csatlakoztatva mérsékelni igyekszik a 710 eszköz működéséhez szükséges kapufeszültség értékét. Ez a kiviteli alak, vagyis a 710 eszköz a következő méretek figyelembevételével gyártható. A 712 szubsztrátum egy n- vezető szilícium lapka, 457 ... 559 mikron vastag, közelítőleg 5 • 1013 szennyezőatom/cm3 értékű szennyezés-koncentrációval és 100 ohm • cm ellenállással. A 714 dielektromos réteg szilíciumdioxidból van és tipikusan 2.. . 4 mikron vastag. A 716 test tipikusan 30.. . 40 mikron vastag, közelítőleg 430 mikron hosszú, 170 mikron széles és p'-vezető anyagból van, amelynek szennyezés-koncentrációja 5 ... 9 • 1013 szennyezőatom|cm3. Az anód 718 tartomány p+-vezető, tipikusan 2 ... 4 mikron vastag, 28 mikron széles, 55 mikron hosszú, és közelítőleg 1019 szenynyezőatom/cm3 szennyezéskoncentrációval bír, A 728 elektróda alumíniumból van, vastagsága 1,5 mikron, szélessége 55 mikron, hosszúsága pedig 95 mikron, A kapu 720 tartomány nevezető, tipikusan 2... 4 mikron vastag, 38 mikron széles, 55 mikron hosszú és 10’9 szennyezőatom|cm3 szennyezés-koncentrációval bír. A 730 elektróda anyaga is alumínium, vastagsága 1,5 mikron, szélessége 76 mikron, hosszúsága pedig 95 mikron. A 728 és 732 elektródák szomszédos szélei közti távolság (a 738 vezető nélkül) tipikusan 40 mikron, a 728 és a 730 elektródák szomszédos szélei között tipikusan szintén 40 mikronnyi hézag van. A 722 tartomány p-vezető, tipikusan 3,5 mikron vastag, 44 mikron széles, 44 mikron hosszú és a felületi szennyezés-koncentrációja közelítőleg 1018 szennyezőatom/cm3. A katód 724 tartomány nevezető, tipikusan 2 mikron vastag, 30 mikron széles, 30 mikron hosszú és közelítőleg 1019 szennyezőatom/cm3 szennyezés-koncentrációval bír. A 32 elektróda alumíniumból van, 1,5 mikron vastagságú, 82 mikron szélességű és 82 mikron hosszúságú. A 728 és 732 elektródák végei és a p'-vezető 716 test megfelelő végei közötti távolság 50 mikron. Az alumíniumból levő, és a 728 és 732 elektródáktól 30 mikronos résekkel elválasztott 738 vezető szélessége 10 mikron, vastagsága 1,5 mikron, hosszúsága pedig 75 mikron. A 738 vezető elektromosan érintkezik a 730 elektródával a 716 test közeli vagy távoli végénél. Figyelemre méltó, hogy a 710 eszköz üyen kiképzése révén a katód és az anód közötti távolság jelentősen megrövidült. A felsorolt paraméterek szerint méretezett 710 eszközt kapuzott dióda kapcsolóként működtettük 400 voltos feszültségkülönbséggel az anód és a katód között. Az anódot + 200 voltos, a katódot pedig -200 voltos feszültséggel tápláltuk. A kétirányú feszültségzáró-képesség miatt azonban azt is megtehettük volna, hogy a -200 voltot kapcsoljuk az anódra és a + 200 voltot a katódra. Mivel a 738 vezető tartomány is létezett, egy +210 voltos kapufeszültség elegendőnek bizonyult ahhoz, hogy 1 mA-es áramot megszakítson az anód és a katód között. Ha viszont a 738 vezetőt elhagytuk volna, akkor becslés szerint 20 volttal több kapufeszült-' ségre lett volna szükség. A kapuzott dióda kapcsoló ellenállása bekapcsolt állapotban közelítőleg 10... 12 ohm volt, az anód és a katód közötti feszültségesést pedig tipikusan 2,2 voltnak mértük, miközben az anód és a katód között 100 mA-es áram folyt. Az előállítás során a szilíciumdioxidból levő 726 dielektromos réteg tetejére reaktív párologtatással egy (nem ábrázolt) szilíciumnitrid réteget választottunk le abból a célból, hogy nátriumgátként szerepeljen. Ezután alakítottuk ki a 728, 730, 732 és 736 elektródákat, majd rádiófrekvenciás plazma-leválasztás útján a 710 eszköz egész felületét egy (nem ábrázolt) szilíciumnitrid réteggel vontuk be azért, hogy a szomszédos elektródák közötti levegőn keresztül történő esetleges nagyfeszültségű átütést megakadályozzuk. Az 5. ábrán bemutatott megoldáshoz hasonlóan itt is alkalmazhatunk egy a katód 724 tartományt körülfogó vagy körülzáró és vele érintkező védőgyűrűt. Esetleg, ha az anód-katód távolság elég nagy, akkor a 722 tartományt el is hagyhatjuk, amint a 4. ábrán látható 410 eszköz esetében tettük, A kapu 720 tartományt a katód 724 tartománytól jobbra helyezhetjük, amint a 7. ábrán a szaggatott vonallal kihúzott rész mutatja, vagy pedig a félvezető 716 test elülső vagy hátsó peremére tehetjük, ahogyan a 8. ábrán szaggatott vonalakkal bejelöltük. A kapu 720 tartományt elkülöníthetjük a 714 dielektromos rétegtől, vagy amint a 7. ábrán továbbhúzott szaggatott vonalak illusztrálják, anÿnyira kiterjeszthetjük, hogy érintkezésbe kerüljön a 714 dielektromos réteggel. Az eddig említetteken kívül egyéb módosításokat is végrehajthatunk. Szabadalmi igénypontok: 1. Szilárdtest kapcsoló eszköz egy félvezető testből (16) alkotva, amelynek tömege első vezetési típusú, egy első tartománya (18) szintén első vezetési típusú, egy második tartománya (24) az első vezetési típussal ellentétes második vezetési típusú, egy kapu tartománya (20) pedig szintén második vezetési típusú, amelynek első- és második tartományát, valamint kapu tartományát a félvezető test tömegének tartományai különítik el egymástól, amelyben az első- és második tartomány, valamint a kapu tartomány kisebb ellenállásúak, mint a test tömegének ellenállása, azzal jellemezve, hogy mind az első- és a második tartománynak (18,24), mind pedig a kapu tartománynak (20) van egy olyan felülete, amely beletartozik a félvezető test (16) első főfelületébe (11). 2. Az 1. igénypont szerinti kapcsoló eszköz kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a kapu tartomány (20) az első- és a második tartomány (18, 24) közé van helyezve. 3 Az 1. vagy 2. igénypont szennti kapcsoló eszköz kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a máso-5 10 15 20 25 30 35 40 ■45 50 55 60 65 5
