КОНСТРУКЦИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

Многослойные тиристорные структуры чаще всего создают в монокристаллических пластинках кремния путем последовательной диффузии различных примесей. Применяют также метод вплавления примесей. Одним из перспективных методов изготовления тиристорных структур является метод эпитаксиального наращивания.

Рассмотрим кратко метод изготовления и конструкцию мощного тиристора. В отшлифованную и протравленную пластинку кремния с электропроводностью n-типа толщиной около 0,25 мм проводится с двух сторон диффузия бора, галлия или алюминия при температуре 1300 Т., в течение 8—10 ч. В результате происходит диффузия акцепторной примеси в пластинку кремния на глубину 110— 20 мкм и образуется p-n-структура с двумя p-переходами.

Следующую операцию — создание n-области эмиттера в одном из диффузионных слоев p-типа можно осуществить либо методом диффузии при защите противоположной стороны пластинки кремния слоем двуокиси кремния, либо вплавлением донорной примеси (например, золота с сурьмой, где сурьма и является донором).

Для получения большей зависимости суммарного коэффициента передачи от тока эмиттера производят шунтирование эмиттерного перехода. При создании n-области эмиттера методом диффузии примеси с использованием планарной технологии можно довольно просто осуществить распределенное шунтирование, если n-область сделать не сплошной (рис. 5.9),

Рис. 5.9. Структура трехэлектродиого тиристора с заспределенным шунтированисм эмит-терного перехода

т. е. провести диффузию доноров не по всей площади кремниевого диска или пластинки. Остальные технологические опера-ции (создание невыпрямляющих кон-тактов, в том числе и управляющего, присоединение электродов и монтаж в корпусе) принципиально ничем не отличаются от аналогичных операций при изготовлении диодов и транзи-сторов. Управляющий контакт созда-ют в месте выхода базовой области на верхнюю поверхность пластинки (рис. 5.9) либо в центре пластинки, либо по периферии, либо распреде-ленным по площади. Кремниевую пластинку с тири-сторной структурой припаивают к мас-сивному медному основанию корпуса прибора с использованием термокомпенсирующей вольфрамовой проклад-ки для уменьшения механических на-пряжений, которые могут возникать при работе тиристора в связи с раз-личными температурными коэффи-циентами линейного расширения меди и кремния (рис. 5.10).

Рис. 5.10. Конструкция мощно-го тиристора: а - кремниевый диск с электрода-ми; б - разрез тиристора; / ~ уп-равляющий электрод: 2 - вольфра* мовая прокладка силового вывода; 3 - кремниевый диск с тиристор-ной структурой; 4 - термокомпен" снрующая вольфрамовая проклад-ка; 5 - основание корпуса; 6 - крышка корпуса; 7 - переходный такая вывода управляющего злек-рода: 8 - вывод управляющего лектрода; 9 - переходная втулка илового вывода; 10 - переходный такан силового вывода; // - стек-лянный проходной изолятор; 13 - силовой электрод: 13 - фторопла-стовая прокладка

Баллон корпуса со стеклянным проходным изолятором с помощью завальцованного шва гер-метически изолирует кремниевую пла-стинку с тиристорной структурой от воздействия окружающей среды. Через стеклянный изолятор проходят выво-ды управляющего электрода и одного из силовых электродов. Вторым си-ловым выводом является основание корпуса прибора. Для повышения эффективности охлаждения кремниевой пластинки с тиристорной структурой применяют конструкции тиристоров таблеточного типа. Такие конструкции изготавли-вают с металлическими корпусами и стеклянными проходными изолятора-ми или с керамическими корпусами и изоляторами из заполнмеризованных эпоксидных компаундов, или с металлокерамическими корпусами. Улучшенный теплоотвод в тиристорах

таблеточной конструкции достигается благодаря использованию двух радиаторов, присоединенных с обеих сторон корпуса тиристора (рис. 5.11).

Рис- 5.11. Конструкция тири-стора таблеточного типа, рас-считанного на допустимый анод-ный ток 300 А: 1 - кремниевый диск с тиристорной структурой; 2 - термокомпенсирующие вольфрамовые прокладки; 3 - контактные втулки; 4 - управляющий электрод; 5 - ме-таллические электродные кольца; 6 - проходные стеклянные изоля-торы; 7 -Внешние металлические кольца; 8 - металлический пружинящие гофрированные шайбы, сва-ренные между собой после сборки тиристора