[其他]可控制接通的硅可控整流器

说明书

本发明涉及具有选通级和主级的多级放大硅可控整流器，更具体地说，涉及到一种多级放大硅可控整流器，在这种硅可控整流器接通期间，可以限制选通级和可控整流器的任何其他中间级的峰值接通电流。

一般的多级放大硅可控整流器包括选通级和主级，还包括一个或几个中间级。在一个硅可控整流器中包括若干级的原因是可以利用很低能量的选通信号来接通硅可控整流器。例如，光触发硅可控整流器必须依靠微小的光能（典型的约为20毫微焦耳量级）的接力方式来接通硅可控整流器。这是可能的，因为光能只要接通硅可控整流器的一个选通级，该级不但具有高灵敏度，而且还具有低电流变化率，它又依次再接通硅可控整流器其他中间级。硅可控整流器各级逐个接通，直到延续到硅可控整流器的主级已经接通为止。

一般多级放大硅可控整流器的主要限制因素是接通时的电流变化率，或di/dt、用在典型电路中的这样一些硅可控整流器接通时的电流变化率必须由外部电路器件控制，这是为了防止硅可控整流器中的热应力，以免破坏硅可控整流器。例如，利用硅可控整流器把交流转换成直流的一个典型的高压直流输电系统包括很昂贵的饱和电抗器。这种类型的电抗器对硅可控整流器所流过的接通电流呈瞬时高感抗，但在稳定状态下，硅可控整流器工作时，感抗值迅速减小。

为设计一种对di/dt热应力故障不敏感程度大的硅可控整流器时，所介绍的方法，也就是通常所说的可控接通法，就是将多级放大硅可控整流器的电流控制的电阻器合并，即在硅可控整流器的一对相邻级之间的区域。这些电流控制的电阻区是企图用来减少硅可控整流器的接通热应力或di/dt热应力，其原理是，首先减小接通了的硅可控整流器的前面每一级或前级中的电流，第二减小硅可控整流器前面每一级的占空系数。有关的方法已有详细介绍，例如，在VAK坦普尔（发明者）题为“可控制的接通硅可控整流器”发表在IEEE    Tronsactions    on    Electron    Devices    Vol    ED-30（1983·6）P816～824中有详细描述，此篇文章作为参考文章。

上述的坦普尔的文章介绍了在600伏以前进试验的5KV硅可控整流器的满意性能，本发明象在坦普尔的文章所描述的那样，该硅可控整流器在以后的试验表明：在大约2000伏左右，由于热应力将出现接通故障。在坦普尔的文章里所描述的控制接通进一步研究表明：在该文所描述的研究中没有考虑到的某些因素是引起2000伏接通故障的因素。本发明指出这些考虑条件，从而得到一种多级放大硅可控整流器，成功地显示出在电压比至今可达到的电压高得多的电压下的可控制的接通性能。

一般地说，在坦普尔的文章里，未曾指出的考虑条件集中在探讨硅可控整流器里的电流控制电阻区中的阻值减少，这是由于在工艺上称之为这些电阻区中的“调制”效应。指明这些电阻区包括正常掺杂浓度的半导体材料和或是P-或N-导电率的半导体材料是重要的。在电流控制电阻区中，或多级载流子或少数载流子浓度的增加将产生调制，或这些区的电阻的降低。由于多数载流子在浓度上的全面增加，而导致多数载流子浓度已增加的情况下，这一点是很容易了解的;然而，在增加后的多数载流子浓度的情况下，包括了一种在工艺上称之为准中性原理的附加现象。根据这一原理，在半导体区内多数载流子浓度大致上增加到少数载流子浓度，从而能大致起到防止硅可控整流器内出现高电场的作用。

坦普尔的文章指出：在多级放大硅可控整流器内，有一些移动载流子源（特别是，硅可控整流器各级的阴极发射极层），在电流控制电阻区内移动载流子增加电流载流子电平，除非这个区被充分隔开，或是对这些载流子源另外进行屏蔽。本发明指出硅可控整流器的一种设计，在此设计中，更多的移动载流子（坦普尔发表时并没有承认）被隔开或对这些载流子源进行屏蔽，以使电流控制电阻区调制减少到所要求的精度。

因此，本发明的主要目的是提供一种具有可靠通接特性的多级放大硅可控整流器。

本发明的另一个目的是提供一种基本上不存在di/dt故障的多级放大硅可控整流器。

本发明的再一个目的是提供一种改善电流控制电阻区的多级放大硅可控整流器，电阻区利用一般的加工技术就可以产生。