[其他]可控制接通的硅可控整流器

無效

• 申請號: 85105483
• 申請日: 1985-07-17
• 公開（公告）號: CN85105483A
• 公開（公告）日: 1987-02-18
• 發明（設計）人: 坦普爾
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: H01L29/74
• 分類號: H01L29/74
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 李先春

本發明涉及具有選通級和主級的多級放大硅可控整流器，更具體地說，涉及到一種多級放大硅可控整流器，在這種硅可控整流器接通期間，可以限制選通級和可控整流器的任何其他中間級的峰值接通電流。

一般的多級放大硅可控整流器包括選通級和主級，還包括一個或幾個中間級。在一個硅可控整流器中包括若干級的原因是可以利用很低能量的選通信號來接通硅可控整流器。例如，光觸發硅可控整流器必須依靠微小的光能（典型的約為20毫微焦耳量級）的接力方式來接通硅可控整流器。這是可能的，因為光能只要接通硅可控整流器的一個選通級，該級不但具有高靈敏度，而且還具有低電流變化率，它又依次再接通硅可控整流器其他中間級。硅可控整流器各級逐個接通，直到延續到硅可控整流器的主級已經接通為止。

一般多級放大硅可控整流器的主要限制因素是接通時的電流變化率，或di/dt、用在典型電路中的這樣一些硅可控整流器接通時的電流變化率必須由外部電路器件控制，這是為了防止硅可控整流器中的熱應力，以免破壞硅可控整流器。例如，利用硅可控整流器把交流轉換成直流的一個典型的高壓直流輸電系統包括很昂貴的飽和電抗器。這種類型的電抗器對硅可控整流器所流過的接通電流呈瞬時高感抗，但在穩定狀態下，硅可控整流器工作時，感抗值迅速減小。

為設計一種對di/dt熱應力故障不敏感程度大的硅可控整流器時，所介紹的方法，也就是通常所說的可控接通法，就是將多級放大硅可控整流器的電流控制的電阻器合并，即在硅可控整流器的一對相鄰級之間的區域。這些電流控制的電阻區是企圖用來減少硅可控整流器的接通熱應力或di/dt熱應力，其原理是，首先減小接通了的硅可控整流器的前面每一級或前級中的電流，第二減小硅可控整流器前面每一級的占空系數。有關的方法已有詳細介紹，例如，在VAK坦普爾（發明者）題為“可控制的接通硅可控整流器”發表在IEEE????Tronsactions????on????Electron????Devices????Vol????ED-30（1983·6）P816～824中有詳細描述，此篇文章作為參考文章。

上述的坦普爾的文章介紹了在600伏以前進試驗的5KV硅可控整流器的滿意性能，本發明象在坦普爾的文章所描述的那樣，該硅可控整流器在以后的試驗表明：在大約2000伏左右，由于熱應力將出現接通故障。在坦普爾的文章里所描述的控制接通進一步研究表明：在該文所描述的研究中沒有考慮到的某些因素是引起2000伏接通故障的因素。本發明指出這些考慮條件，從而得到一種多級放大硅可控整流器，成功地顯示出在電壓比至今可達到的電壓高得多的電壓下的可控制的接通性能。

一般地說，在坦普爾的文章里，未曾指出的考慮條件集中在探討硅可控整流器里的電流控制電阻區中的阻值減少，這是由于在工藝上稱之為這些電阻區中的“調制”效應。指明這些電阻區包括正常摻雜濃度的半導體材料和或是P-或N-導電率的半導體材料是重要的。在電流控制電阻區中，或多級載流子或少數載流子濃度的增加將產生調制，或這些區的電阻的降低。由于多數載流子在濃度上的全面增加，而導致多數載流子濃度已增加的情況下，這一點是很容易了解的;然而，在增加后的多數載流子濃度的情況下，包括了一種在工藝上稱之為準中性原理的附加現象。根據這一原理，在半導體區內多數載流子濃度大致上增加到少數載流子濃度，從而能大致起到防止硅可控整流器內出現高電場的作用。

坦普爾的文章指出：在多級放大硅可控整流器內，有一些移動載流子源（特別是，硅可控整流器各級的陰極發射極層），在電流控制電阻區內移動載流子增加電流載流子電平，除非這個區被充分隔開，或是對這些載流子源另外進行屏蔽。本發明指出硅可控整流器的一種設計，在此設計中，更多的移動載流子（坦普爾發表時并沒有承認）被隔開或對這些載流子源進行屏蔽，以使電流控制電阻區調制減少到所要求的精度。

因此，本發明的主要目的是提供一種具有可靠通接特性的多級放大硅可控整流器。

本發明的另一個目的是提供一種基本上不存在di/dt故障的多級放大硅可控整流器。

本發明的再一個目的是提供一種改善電流控制電阻區的多級放大硅可控整流器，電阻區利用一般的加工技術就可以產生。