Als Schaltelemente der Leistungselektronik werden bisher z.B. Leistungs-MOSFETs oder Insulated-Gate-Bipolartransistoren (IGBT) eingesetzt. In der Literatur wird zum Schalten von höheren Spannungen vorgeschlagen, MOS-Thyristoren einzusetzen, da deren Durchla - verluste wesentlich und deren Stromtragfähigkeit wesentlich grö er ist als bei den erwähnten Leistungsbauelementen mit MOS-Aussteuerung..

Aus der PS DE 44 02 877 ist ein derartiges, durch ein einziges MOS-Gate schaltbares Lei- stungsbauelement bekannt. Es weist eine Vielzahl von parallelgeschalteten, eine Thyristor- struktur bildende Einheitszellen auf. Ein Teil der Einheitszellen ist als Zünd-Einheitszellen, ein anderer Teil als Abschalt-Einheitszellen der Thyristorstruktur wirksam. Die Zünd- Einheitszellen zeigen in ihren Strom-Spannungskennlinien ebenso wie die Abschalt- Einheitszelien einen Bereich mit Strombegrenzung, gehen jedoch bereits bei deutlich geringe- ren Spannungen in den Durchbruch als die Abschalt-Einheitszellen. Darüber hinaus ist die Abschaltfähigkeit der Einheitszellen aus dem Sättigungsbereich der Kennlinie heraus stark reduziert. Die Zünd-Einheitszellen können die Funktion des Bauelements stören und dessen zuverlässiges Abschalten verhindern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Leistungsbauelement anzugeben, bei dem das Abschaltverhalten der Zünd-Einheitszellen verbessert ist.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Weiterführende und vorteil- hafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen und der Beschreibung zu entnehmen.

Die Erfindung geht davon aus, die Zünd-Einheitszellen so auszugestalten, da die Spannung am kathodenseitigen p+n-Übergang unter der Kathode auf einen Wert unterhalb der Durch- bruchspannung begrenzt wird.

Der Vorteil liegt darin, da die so ausgestalteten Zünd-Einheitszellen das schnelle Schalten der normalen Einheitszellen nicht stören. Schnelles Einschalten und Abschalten des Bauele- ments wird ermöglicht, insbesondere ist das Bauelement auch oberhalb der Hörgrenze von 20 kHz einsetzbar. Die Betriebssicherheit des Bauelements wird erhöht, da ein etwaiges Durch- brennen der Einheitszellen verhindert wird.

Besonders vorteilhaft ist, da die Verbesserungen durch einfache technische Mittel erzielbar sind. Insbesondere im Herstellungproze eines erfindungsgemä en Bauelements sind keine grundlegenden Anderungen der Halbleitertechnologie notwendig. Die Verbesserungen kön- nen in bestehende Proze linien integriert werden, ohne Kosten zu erhöhen oder den Herstell- proze zu verlangsamen oder aufwendiger zu machen.

Das Bauelement weist eine Kennlinie mit Stromsättugung über einen weiten Spannungsbe- reich auf was gleichbedeutend mit einem gro en sicheren Arbeitsbereich (SOA) ist.

Eine besondere Ausführungsart des erfindungsgemä en Bauelements ermöglicht Platzeinspa- rung und die optimale Ausnutzung der Fläche des Halbleiterkörpers. Dabei ist die Anzahl der Zünd-Einheitszellen geringer als die der Abschalt-Einheitszellen.

Alle Ma nahmen zur Verbesserung der Zünd-Einheitszellen sind einzeln wirksam, jedoch auch mit Vorteil kombinierbar.

Im folgenden ist zuerst die Funktionsweise eines Bauelements nach dem Stand der Technik beschrieben. Daran anschlie end sind die Merkmale, soweit sie für die Erfindung wesentlich sind, eingehend erläutert und anhand von Figuren der Zeichnung näher beschrieben.

Es zeigen Fig. 1 den Schnitt durch eine erste Ausführungsart einer Zünd-Einheitszelle nach dem Stand der Technik,

Fig. 2 den Schnitt durch eine zweite Ausführungsart einer Zünd-Einheitszelle nach dem Stand der Technik, Fig. 3 die Strom-Spannungskennlinien von Zünd-Einheitszellen und Abschalt-Einheitszellen nach dem Stand der Technik, Fig. 4 die Strom-Spannungskennlinien von erfindungsgemä verbesserten Zünd- Einheitszellen, Fig. 5 die Aufsicht auf eine Ausführungsart eines erfindungsgemä en Bauelements.

Anhand der Fig. 1 und der Fig. 2 ist die Funktionsweise eines Bauelements nach dem Stand der Technik beschrieben. Fig. 1 zeigt den Schnitt durch eine Abschalt-Einheitszelle mit einer p npn+-Thyristorstruktur nach dem Stand der Technik. Auf eine äu ere Anode A folgt eine p -Emitterzone 1, gefolgt von einer n-Basiszone 2, einer p-Basiszone 3, in die eine n- Emitterzone 4 eingebettet ist, die in Richtung senkrecht zur Bildebene z.B. streifenförmig ausgebildet ist. Die Übergänge zwischen den einzelnen Zonen unterschiedlicher Dotierung sind Ji, J2, J3. In die n-Emitterzone 4 ist ein hoch dotierter zentraler n+-Bereich 4' eingelas- sen. In den Bereichen au erhalb des zentralen Bereichs der n-Emitterzone 4 sind je ein Paar hoch dotierte p+-Zonen 5, 5' eingebettet, die parallel zum Rand J3 der n-Emitterzone 4 ver- laufen. Jedes Paar der p+-Zonen 5, 5' bildet zusammen mit dem Zwischengebiet der- n- Emitterzone 4 und dem darüber angeordneten, mit einer Oxidschicht 7 vom Halbleiterkörper isolierten Gate G einen ersten p-Kanal-MOSFET Ml.

Die n-Emitterzone ist im mittleren, höher dotierten n+-Bereich 4' mit einer floatenden Katho- denmetallisierung F versehen, die auch den nach innen liegenden p+-Streifen 5 jedes p+- Zonenpaares 5, 5' ohmsch kontaktiert. Die am Rand der n-Emitterzone 4 gelegenen p+- Streifen 5' sind mit einer Metallschicht C kontaktiert, die als äu ere Kathode C des Bauele- ments dient und die keinen Kontakt mit der n-Emitterzone 4 hat. Der erste MOSFET Ml liegt in Serie mit der Thyristorstruktur unterhalb der floatenden Kathode F. In Vorwärts- oder Schaltrichtung ist die Anode positiv gegenüber der äu eren Kathode C gepolt.

Ein Durchla strom kann nur flie en, wenn das Potential des Gates G gegenüber der floaten- den Kathode F, die die Source-Elektrode des MOSFETs Ml darstellt, negativ ist und einen p-leitenden Inversionskanal zwischen der das Sourcegebiet bildenden Zone 5 des MOSFETs Ml und der das Draingebiet bildenden Zone 5' erzeugt. Der von der floatenden Kathode F

zur Kathode C flie ende Löcherstrom findet in der anderen Richtung seine Fortsetzung in einem gleich gro en Elektronenstrom von F in die Thyristorstruktur hinein.

Zum Abschalten wird die Gatespannung auf einen Wert unterhalb der Schwellenspannung Vt, z.B. auf 0 Volt gesenkt, so da der p-Kanal zwischen Sourcegebiet 5 und Draingebiet 5' ver- schwindet.

Somit flie en von F keine Elektronen mehr in den Thyristor hinein. Da aber noch viele über- schüssige Ladungsträger in der Struktur vorhanden sind und der zwischen den n- und p- Basiszonen vorhandene pn-Übergang J2, der allein eine hohe Sperrspannung aufnehmen kann, noch nicht sperrt, würde das Bauelement mit dem Serien-MOSFET Ml allein nur ge- gen eine Spannung abschalten, die kleiner ist als die Durchbruchspannung des MOSFETs Ml vonz.B. l 2 V.

Um auch gegen eine höhere Spannung abschalten zu können, besitzen alle Einheitszellen des Bauelements auch einen zum n-Emitterübergang parallel liegenden intern gesteuerten MOSFET M2, dessen Gate von der Kathodenmetallisierung gebildet wird. Dieser MOSFET M2 schaltet sich beim Abschalten des extern angesteuerten Serien-MOSFETs Ml ein, da sich am Gate eine negative Spannung gegenüber der n-Emitterzone 4 bildet. Durch das Einschal- ten dieses MOSFETs, der die p-Basis des Thyristors mit der Kathode C verbindet, wird ein schnelles Abschalten gegen hohe Spannungen ermöglicht. Da der MOSFET M2 sich auch bei stationärer Belastung einschaltet, wenn die Spannung am Serien-MOSFET Ml die Schwel- lenspannung von M2 überschreitet, hat das Bauelement eine Kennlinie mit Stromsättigung oder Strombegrenzung, was den Kurzschlunschutz wesentlich vereinfacht. Die Schwellen- spannung des MOSFET M2 mu dazu genügend unter der Durchbruchspannung des pn- Übergangs J4 unter der Kathode C liegen, der die maximale Gatespannung von M2 bestimmt.

Zum Zünden des Thyristors bei Einschalten des MOSFETs Ml ist wenigstens ein Teil der Einheitszellen mit einem n-Kanal 8 ausgestattet, der die n+-Emitterzone 4 des Thyristors mit der n-Basis 2 verbindet. Dieser bildet zusammen mit einem isolierten Gate, das von der Ka- thodenmetallisierung mitgebildet wird, einen Verarmungs-MOSFET M3. Beim Abschalten des externen Serien-MOSFET Ml schaltet sich auch der Verarmungs-MOSFET M3 ab, da sich durch die Drain-Source-Spannung von Ml eine negative Spannung am Gate G gegen- über der p-Basis 3 mit dem n-Kanal 8 bildet und der Kanal an Ladungsträgern verarmt. Die

Schwellenspannung von M3 liegt deutlich unterhalb der maximal möglichen Gatespannung, die durch die Durchbruchspannung des pn-Übergangs J4 gegeben ist.

In Fig. list der Verarmungs-MOSFET M3 an der dem MOSFET M2 gegenüberliegenden Seite der n +-Emitterzone 4 angeordnet, d.h. räumlich getrennt von MOSFET M2. Die MOS- FETs M2 und M3 beeinflussen sich nicht gegenseitig in ihrer Funktion.

In Fig. 2 grenzen die MOSFETs M2 und M3 dagegen unmittelbar aneinander. Beim Abschal- ten des MOSFETs Ml entsteht ein p-Kanal im MOSFET M2; dieser endet im n-Kanal 8 des MOSFETs M3 oder geht bei genügend hoher Gatespannung in eine p-leitende Inversions- schicht an der Oberfläche des n-Kanals 8 über. Da diese von der p-Basis 3 aus über die Ver- armungszone des n-Kanals 8 mit Löchern versorgt werden kann, ist die Kathode C über den MOSFET M2 und die Inversionsschicht von M3 mit der p-Basis 3 verbunden. Allerdings ist die dafür zu überwindende Schwellenspannung durch die relativ hohe Dotierung des n-Kanals 8, die meist unvermeidbar auch die n-Zone 4 im Bereich des MOSFETs M2 mit überdeckt, erheblich heraufgesetzt, z.B. von 2,5 Volt im Fall der Abschalt-Einheitszellen auf z.B. 6 Volt bei den Zünd-Einheitszellen.

Beide Ausführungsarten der Zünd-Einheitszellen zeigen in ihren Strom-Spannungskennlinien Bereiche mit Stromsättigung, gehen jedoch bereits bei deutlich geringeren Spannungen in den Durchbruch als die Abschalt-Einheitszellen. Darüber hinaus ist die Abschaltfähigkeit aus dem Sättigungsbereich der Kennlinie stark reduziert. Die Sperrkennlinie und das Abschaltvermö- gen bei üblichen Durchla strömen ist dagegen i.a. nicht in Mitleidenschaft gezogen. Dies ist in Fig. 3 dargestellt. Die Ursache für das ungünstige Verhalten der Zünd-Einheitszellen im Fall des Bauelements in Fig. 1 liegt darin, da der Verarmungs-MOSFET M3 bei üblicher Auslegung im Sättigungsbereich der Kennlinie nicht voll abgeschaltet ist, obwohl die Sapnnung am Gate von M3, der Kathode C, absolut genommen oberhalb der für das Abschal- ten Schwellenspannung liegt. Im Fall eines Bauelements nach Fig. 2 liegt das ungünstige Ver- halten darin begründet, da die Schwellenspannung für das Einschalten des MOSFET M2 durch den Verarmungs-MOSFET M3 erhöht ist.

Ein erfindungsgemä es Bauelement ist ein durch ein MOS-Gate schaltbares Leistungshalblei- terbauelement bestehend aus mehreren eine Thyristorstruktur bildende Abschalt- und Zünd- Einheitszellen, mit einem ersten p-Kanal-MOSFET Ml und einem zweiten p-Kanal-MOSFET

M2, die einen gemeinsamen p n-Übergang J4 aufweisen, wobei die Zünd-Einheitszellen zu- sätzlich einen dritten n-Kanal-Verarmungs-MOSFET M3 aufweisen. Die Gate-Elektrode des MOSFET M2 und M3 wird von der Kathodenmetallisierung mitgebildet oder überdeckt. In einem erfindungsgemä en Bauelement sind eine Reihe von Ma nahmen vorgesehen, die Spannung am pn-Übergang J4 der Einheitszellen in allen Schaltzuständen des Bauelements auf einen Wert unterhalb der Durchbruchspannung zu begrenzen.

Die Ma nahmen sind einzeln wirksam, können vorteilhaft jedoch auch miteinander kombi- niert werden. Dabei sind zwei verschiedene Wege möglich. Zum einen wird der Strom durch den MOSFET M2 reduziert, wodurch die Spannung am MOSFET M2 verringert wird, zum anderen wird die Durchbruchspannung am pn-Übergang heraufgesetzt.

Eine erste Ma nahme besteht darin, da der pn-Übergang J4 eine n-Dotierung aufweist, so da er ein höheres Sperrvermögen aufweist. Vorteilhaft ist eine Dotierung, die die Durch- bruchspannung des p+n-Übergang (J4) auf mehr als 12 Volt erhöht. Mit Vorteil kann hier eine mehrstufige Ionenimplatation durchgeführt werden, z.B. in zwei Stufen, wobei in der ersten Stufe im n-Emitter 4 die Dotierung mit Donatoren bevorzugt mit hoher Implantationsenergie durchgeführt wird, wobei die Netto-Dotierung so eingestellt wird, da die n-Zonen 4 der <BR> <BR> <BR> <BR> MOSFETs M2 und M4 vorzugsweise 5 l0t cm-2 bis 2 lOt4 14com2 Donatoren aufweisen. In der zweiten Stufe wird die n-Emitterzone 4 mit Akzeptoren dotiert, um die n-Dotierung in der Nähe des pn-Übergangs J4 so zu reduzieren, da die Durchbruchspannung des Übergangs höher als 12 Volt ist.

Eine weitere erfindungsgemä e Ma nahme ist die Verlängerung des p-Kanals des Serien- MOSFET Ml der Zünd-Einheitszellen im Vergleich zur entsprechenden p-Kanallänge der Abschalt-Einheitszellen, d.h. der Abstand der Dotierzonen 5 und 5' ist vergrö ert. Die Ka- nallänge des Serien-MOSFETs Ml wird deutlich höher gewählt als bei den Abschalt- Einheitszellen. Eine bevorzugte Länge des p-Kanals ist mindestens 1,5 mal so gro wie die Länge des entsprechenden p-Kanals in einer Abschalt-Einheitszelle. Die Spannung am pn- Übergang J4 wird dadurch vermindert, da der Strom durch die Zünd-Einheitszellen redu- ziert wird und die Gefahr eines Druchbrechens des pn-Übergangs J4 vermieden wird. Im Herstellungsproze stellt dies eine sehr einfache Änderung des Bauelementdesigns dar, die ohne besonderen Aufwand umzusetzen ist.

In einem Bauelement nach Fig. 1 und 2 mu verhindert werden, da schon bei geringer nega- tiver Gatespannung die Löcherkonzentration an der Oberfläche des n-Kanals 8 so gro wird, da sie durch ihre abschirmende Wirkung eine weitere Verarmung des n-Kanals 8 dahinter verhindert, selbst wenn die Gatespannung absolut genommen bereits wesentlich über die ge- wöhnliche Schwellenspannung erhöht wird. Das Einsetzen der abschirmenden Wirkung wird zu höheren Spannungen verschoben und der Strom durch den n-Kanal 8 verringert.

Damit nämlich der Kollektorstrom des Teiltransistors 1,2,3 durch den MOSFET M2 abge- führt werden kann, erhöhen sich die Gate-Source- und Drain-Source-Spannung dieses MOS- FETs M2, die ebenso wie die Drain-Source-Spannung des Serien-MOSFETs M1 durch die Spannung am pn-Übergang J4 gegeben sind.

Es zeigt sich, da dies dazu führt, da diese Spannung gegenüber dem Zustand der Abschalt- Einheitszellen in den Zünd-Einheitszellen erhöht ist. Wird nun die Anoden-Kathoden- Spannung am Bauelement erhöht und damit infolge der Ausdehnung der Raumladungszone auch der Stromverstärkungsfaktor des unteren Teiltransistors 1, 2, 3, so steigt auch die Drain-Source-Spannung an den MOSFETs M1 und M2 an, um den erhöhten Kollektorstrom durch den MOSFET M2 abführen zu können. Da diese Spannung an sich bereits erhöht ist, erreicht sie auch die Durchbruchspannung des pn-Übergangs J4, die z.B. 15 Volt betragen kann, obwohl die Spannung zwischen äu erer Anode A und äu erer Kathode C des Bauele- ments noch weit unterhalb der Durchbruchspannung der Thyristorstruktur 1, 2, 3, 4 liegt.

Diese Thyristordurchbruchspannung ist im wesentlichen durch den hochsperrenden pn- Übergang J2 bestimmt und beträgt z.B. 1300 Volt.

Da der Strom infolge des Lawinendurchbruchs der Ladungsträger (Avalanche-Generation) am pn-Übergang J4 nicht mehr durch den MOSFET M1 begrenzt wird und der MOSFET M2 wegen der konstanten Spannung keinen erhöhten Löcherstrom ableitet, steigt der Anoden- strom steil an, und die Thyristorstruktur 1, 2, 3, 4 geht in einen Bereich mit negativem diffe- rentiellen Widerstand über. Die Sperrfähigkeit des Gesamtbauelements wird also durch die Avalanche-Generation am pn-Übergang J4 begrenzt.

Fig. 4 zeigt die Sperrkennlinien eines erfindungsgemä en Bauelements mit verbessertem Sperrverhalten.

Die Länge des p-Kanals des Serien-MOSFET Ml einer Zünd-Einheitszelle ist von z.B. 0,75 um auf 1,75 pm erhöht. Der Spannungsbereich mit Stromsättigung ist im Vergleich zu einer Abschalt-Einheitszelle nicht mehr reduziert. Die Durchbruchspannung ist von ca. 550 Volt auf über 1200 Volt erhöht.

Weitere Ma nahmen sind möglich, die das Verhalten des pn-Übergangs J4 verbessern. Diese sind für die jeweilige Ausführung der Zünd-Einheitszellen nach Fig. 1 oder 2 unterschiedlich.

Die Merkmale sind im folgenden beschrieben.

Für eine Ausführungsart eines Bauelements nach Fig. 1 besteht eine mögliche Ma nahme darin, die Flächendotierungskonzentration mit Donatoren im n-Kanal 8 des MOSFETs M3 nur gerade so gro zu wählen, wie es für das gewünschte Einschaltverhalten erforderlich ist.

Während bei einem üblichen Verarmungs-MOSFET z.B., abhängig von der Volumenkonzen- tration der Dotierung, eine Donatorkonzentration von 11012cm2 bis etwa zu 41012 cm2 möglich ist, genügt im erfindungsgemä en Bauelement eine geringere Donatorkonzentration 12 von vorzugsweise z.B. 1,51012cm2 bis 3.10 cm2 oder ca. 70% des entsprechenden übli- chen Wertes. Diese Ma nahme ist ohne Zusatzaufwand auch in bestehenden Proze techno- logien einsetzbar.

Der Spannungsbereich der Stromsättigung des Bauelements kann au er durch eine etwaige Verlängerung des p-Kanals des Serien-MOSFETs Ml und/oder eine etwaige Verringerung der Flächendotierungskonzentration im n-Kanal des Verarmungs-MOSFETs M3 dadurch verbessert werden, da im n-Kanal des MOSFETs M3 eine möglichst hohe Volumenkonzen- tration der Dotierung bei vorgegebener Flächendotierungskonzentration gewählt wird. Vor- teilhaft ist es einen Wert aus dem Bereich zwischen 3 17cm.: bis über 2 1018 cm3 zu wäh- len. Die Löcherkonzentration im n-Kanal 8 ist bei gegebener Vorwärtsspannung des pn- Übergangs umgekehrt proportional der Dotierungskonzentration. Da die Flächendotierungs- konzentration gleich dem Produkt aus der Dicke des Dotierbereichs und der Volumenkonzen- tration ist, mu die Erhöhung der Volumenkonzentration durch die Verringerung der Dicke des Dotierbereichs kompensiert werden, um eine Flächendotierungskonzentration beizubehal- ten, die noch für einen Verarmungs-MOSFET geeignet ist. Je höher die Volumenkonzentra- tion der Dotierung ist, desto höher kann die Flächendotierungskonzentration gewählt werden.

Die Folge der Ma nahme ist, da die unerwünschte Abschirmung der Lagungsträger im n- Kanal 8 verzögert erst bei höheren Spannungen einsetzt.

In einem Bauelement nach Fig. 2 ist der Endeffekt ähnlich, auch wenn die einzelnen Bauele- ment-Zonen unterschiedlich zusammenwirken. Auch hier zeigt sich, da der pn-Übergang J4 entscheidend für die Sperrfähigkeit des gesamten Bauelements ist. Die durch den p-Kanal- MOSFET M2 abflie enden Löcher müssen hier zunächst die Verarmungszone des n-Kanals 8 des MOSFET M3 durchqueren, um den p-Inversionskanal des MOSFET M2 zu erreichen.

Bei einem üblichen MOSFET verschwindet der Strom in der Verarmungszone, wie dies auch bei einem Bauelement nach Fig. 1 trotz des vorwärtsgepolten pn-Übergangs J4, der dort den Source-Substrat-Übergang darstellt, der Fall ist. Im Bauelement in Fig. 2 jedoch wird der Löcherstrom in der Verarmungszone von M3 nahezu allein durch das hohe elektrische Feld geführt, das zur Inversionsschicht hin ansteigt. Daher nimmt die Löcherkonzentration in die- ser Richtung zunächst umgekehrt proportional zum elektrischen Feld ab, während sie im übli- chen stromlosen Fall entsprechend einer Boltzmann-Verteilung der Ladungsträger zunehmen würde. Erst in unmittelbarer Nähe der Oberfläche, z.B. bei einem Abstand zur Oberfläche von 10 nm, ist die vertikale Stromkomponente hinreichend klein, so da dort die Löcherkonzen- tration in der üblichen Weise ansteigt. Die unerwünschte abschirmende Wirkung der Inversi- onsschicht setzt also erst relativ spät ein, und der n-Kanal 8 des Verarmungs-MOSFETs M3 ist hinter der Inversionsschicht wie im üblichen Fall an Ladungsträgern verarmt. Der MOSFET M3 ist daher im Sättigungsbereich der Kennlinie abgeschaltet.

Allerdings ist die Schwellenspannung, die zur Aufsteuerung des MOSFET M2 überschritten werden mu , durch die Implantation des n-Kanals 8 des MOSFETs M3 erheblich heraufge- setzt, wie bereits zu Beginn beschrieben. Im Sättigungsbereich der Kennlinie erfordert der hohe Strom nun eine Gatespannung für M2, die weit über der Schwellenspannung liegt. Au- erdem wird die Spannung am pn-Übergang J4 noch zusätzlich um die Durchla spannung am pn-Übergang J3' zwischen p-Basis3 und n-Kanal 8 für den darüber zur Kathode abflie en- den Löcherstrom erhöht.

Wie im ersten Ausfuhrungsbeispiel in Fig. 1 beschrieben, erhöht sich die Spannung der MOSFETs M2 und Ml mit steigender äu erer Anoden-Kathoden-Spannung und erreicht leicht die Durchbruchspannung des pn-Übergangs J4, wenn die Vorwärtssperrfähigkeit des Thyristors an sich bei weitem noch nicht erreicht ist.

Fig. 5 zeigt eine weitere Anordung eines Bauelements nach Fig. 1 oder 2; ganz besonders vorteilhaft ist diese Anordnung bei einem Bauelement mit erhöhter Volumendotierungskon- zentration des n-Kanals 8 einsetzbar, da bei hoher Volumenkonzentration der Dotierung auch die Flächendotierungskonzentration heraufsetzbar ist, sowie die Leitfähigkeit zum Zünden des Thyristors verbessert ist. Der Anschaulichkeit wegen sind Elektrodenkontakte und dergl.

nicht eingezeichnet, so da sich eine Aufsicht auf den Halbleiterkörper selbst bietet.

Fig. 5a zeigt die abgeänderte Zünd-Einheitszelle. Diese ist hier derart geändert, da der n- Kanal 8 senkrecht zur Kanalrichtung nicht durchgehend, sondern unterbrochen ausgebildet ist, dergestalt, da er parallel zur Kanalrichtung in zueinander parallelen Streifen verläuft, die durch durchgehende parallele p-Basisflächen 3' getrennt sind. Die p-Basiszone 3 der Thyri- storstruktur 1,2,3,4 ist in diesen Bereichen bis an die Oberfläche des Bauelements hinaufge- führt. Der Vorteil ist, da durch das Unterbrechen des n-Kanal-Ausdehnung die Schwellen- spannung des MOSFETs M2 nicht mehr von einer n-Kanal-Implantation beeinflu t ist. Ein Schnitt durch diese Struktur entlang der Fläche S ist in Fig. 5b dargestellt. Ein Schnitt parallel zu S zwischen den p-Gebieten 3' entspricht einer Anordnung wie in Fig. 2 gezeigt.

Besonders vorteilhaft ist es, nur einen Teil der Einheitszellen des Leistungsbauelements mit dem Verarmungs-MOSFET M3 zu versehen. Zum einen erfordern die Zünd-Einheitszellen, die den Verarmungs-MOSFET M3 zusätzlich zu den MOSFETs Ml und M2 aufweisen, mehr Platz als die Abschalt-Einheitszellen. Es ist ausreichend, eine geringere Anzahl der Zünd-Einheitszellen verglichen mit der Anzahl der Abschalt-Einheitszellen im Bauelement auszubilden.

Damit kann das Bauelement vorteilhaft räumlich ausgenutzt werden, die Einheitszellen sind kleiner, und mehr Strom pro Bauelementfläche kann transportiert werden.Besonders günstig ist es, höchstens 20% der Einheitszellen als Zünd-Einheitszellen vorzusehen. Das Einschalt- verhalten und das Durchla verhalten werden dadurch nicht wesentlich beeinträchtigt. Auch schnelle Schaltvorgänge, z.B. in Röntgengeneratoren, sind mit hinreichender Schnelligkeit möglich. Die Zündfunktion kann auch aufrecht erhalten werden, wenn der Anteil der Zünd- Einheitszellen und damit der erhöhte Platzverbrauch im Bauelement weiter reduziert wird, vorzugsweise auf 5% der Einheitszellen. Für Anwendungen, bei denen es nicht auf höchste Einschaltgeschwindigkeit ankommt, ist dieser Anteil bereits ausreichend.

Zum anderen ist die Parallelschaltung einer Zünd-Einheitszelle mit einer grö eren Anzahl von Abschalt-Einheitszellen besonders günstig, da nicht nur die Anoden-Kathodenspannung für alle Einheitszellen in jedem Zeitpunkt gleich ist, durch den floatenden Kontakt F wird auch die Spannungsaufteilung zwischen dem Serien-MOSFET M1 und dem Thyristor gleich gehal- ten. Damit ist auch erreicht, da die Gate-Source-Spannung wie auch die Drain-Source- Spannung des MOSFETs M2 bis auf die Spannung am n-Emitte 4/p-Basis-Übergang J3 und laterale Spannungsabfälle in der p-Basis 3 für alle Einheitszellen in jedem Augenblick gleich ist. Hat der MOSFET M2 der Zünd-Einheitszelle etwa eine höhere Schwellenspannung als der der Abschalt-Einheitszellen, so flie t der Löcherstrom aus dem pnp-Transistor 1, 2, 3 der Zünd-Einheitszelle zum Teil durch den MOSFET M2 der benachbarten Abschalt- Einheitszellen ab. Für alle Einheitszellen ist nun die Gate-Source- und Drain-Source- Spannung von M2 erhöht. Eine etwaige Reduzierung des Spannungsbereichs mit Stromsätti- gung der Kennlinie ist deutlich geringer als bei einer Ausführung, bei der alle Einheitszellen als Zünd-Einheitszellen ausgebildet sind.

Besonders vorteilhaft ist hier eine Ausführung mit einer gegenüber der Anzahl der Abschalt- zellen reduzierten Anzahl von Zünd-Einheitszellen, die mit einer oder mehreren der vorher beschriebenen Ma nahmen kombiniert ist.