短路半导体器件及其运作方法与流程

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的短路半导体器件，以及一种用于运作这种短路半导体器件的方法。

背景技术：

在发生某些故障事件或者故障情况之后，例如在变流器设备中，所有的部件并且特别是功率半导体可以被过高的短路电流或过载电流所损坏，该短路电流或过载电流可以为高达数100ka)。为了可靠地避免在设备中的部件并且特别是半导体器件的损坏，使用各种各样的保护装置是众所周知的。

在发生故障情况下，可以例如通过短路装置形式的安全开关来产生限定的、永久性低电阻的连接(短路)。在这种情况下，保护装置可以被一次性地触发并且在成功的触发之后通过电触发信号或光触发信号保持永久的短路状态。

例如，de10323220b4公开了一种用于有故障的部分逆变器的短路电路，在该短路电路中一个电子半导体器件在发生故障情况下或者接受该短路电流，或者依赖于这种短路电流进行控制，并且接下来被永久性地合金化(durchlegierung)。作为电子半导体器件，提出了一种有源半导体开关，该有源半导体开关特别地可以被设计成常规的晶闸管。在发生故障情况下，该晶闸管被触发，然后通过晶闸管流动的短路电流会引起半导体材料的局部过热，该局部过热损坏该短路晶闸管。在此之后该短路晶闸管形成永久性的短路。短路晶闸管的接触被这样地以抗短路的方式进行设计，即使得在该短路晶闸管中不会由于高的短路电流而形成电弧。为此目的，除了其它方面以外，提出了压力接触。

de10333798a1还描述了一种用于使有故障的部分逆变器短路的方法，在该方法中，在出现故障情况下，将载电流的、在此处被设计成igbt的功率半导体开关短时间地如此地接通，即使得该功率半导体开关被永久性地合金化。为了确保半导体开关的可靠的合金化，提出了各种不同的方法：1.提高功率半导体开关的栅极-发射极电压；2.接通功率半导体开关，随后在大电流下迅速断开；3.极其快速地接通功率半导体开关；以及4.多次接通和断开。

此外，ep3001525a1公开了一种具有半导体开关的短路开关，该半导体开关可以被控制用于使施加在两个导体之间的电压短路。该半导体开关是常规的压紧封装型的晶闸管，其在彼此相对置的接触侧面上具有扁平的接触电极。在组装该半导体部件时，它的接触电极通过扁平的连接电极进行接触，该连接电极以高的刚性被弹性地相对于彼此加载。通过这种方式，即使在由于高的流动的功率电流引起的高的热负载下，也确保半导体部件的平面式的接触。晶闸管被布置在机械的压紧封装结构中，该机械的压紧封装结构形成包围晶闸管的保护套。晶闸管被如此地设计，即该晶闸管作为可控制的半导体开关被在短路期间通过它流动的短路电流不可逆地破坏，其中，在它的接触电极之间的导电能力被保持。短路电流应该至少为额定电流的50倍，晶闸管被设计成用于在该额定电流下接通。

在使用常规的晶闸管作为短路开关情况下的缺点在于，由于常规的晶闸管的浪涌电流值向上广泛地扩散，因此不流过确保晶闸管在哪个电流下被破坏并且形成限定的短路。

如上面所描述的那样，例如通过合适的模块化结构如压力接触，可以可靠地保证通过有针对性的合金化来实现“故障时短路”状态。在这种情况下，半导体器件处在合适的外壳中，例如在陶瓷小室或者陶瓷封装盒中，该陶瓷小室或者陶瓷封装盒的外部的电流触头由厚的铜压模(或者其他的导电的金属)制成，所述电流触头通常是阴极端子和阳极端子。通过适当的压力结合确保两个接触压模以足够高的压力与半导体器件的各自的金属接触电极接触，以便在半导体器件和外壳的铜压模之间产生特别低的电的和热的过渡部。如果合金化的位置位于被挤压的接触区域内，那么不仅在发生故障事件期间，在该故障事件中发生熔化或合金化，而且在发生故障事件之后的持久的电流流动期间，半导体器件的破坏的区域都将保持所述被挤压的接触区域内。外壳在外部没有损坏或几乎没有损坏，在故障事件期间和之后的能量转换在半导体器件内部进行并且在那里保持被限制在压力接触的区域内。至关重要的是，在部件中的电气连接不会因发生故障情况而被断开，如例如在焊接部件的情况下可能发生的那样，在焊接部件的情况下电流会通过焊接线流过。在此处，在大电流下，由于焊接线或焊接连接点的熔化，会发生在部件中的端子的电流隔离。由于在发生故障情况下的非常高的能量，因此这不可避免地导致整个半导体部件的完全损坏，这也给在部件周围环境中的设备带来了很高的危险。焊接线在围绕半导体器件部件的外壳内部处于相对敞开的状态，通常也被嵌入在凝胶中，因此，由于在被中断的焊接线之间的电弧，导致爆炸状的破坏。与此相反，在压力接触的部件的情况下，在硅中的能量转换或熔化区域或电弧被限制在由阳极侧的和阴极侧的接触盘所接触的范围内，从而即使在最高的电流密度下，也可以最大程度上避免部件的紧邻的周围环境的爆炸或破坏。

如果常规的晶闸管被加载了其浪涌电流极限值，那么由于在它的阴极表面中的强烈的大面积的加热，晶闸管会短时间地，也就是说可逆地、部分地或全部地失去它的阻塞能力和阻断能力，直到阻断层温度再次下降到连续运作所允许的范围内为止。在单个10ms脉冲的电流最大值下的允许的浪涌电流密度通常位于1.0和1.5ka/cm²之间，在浪涌电流密度下还没有发生不可逆的破坏。如果该极限值被明显地超过，那么加热将导致阴极表面内的熔化(合金化)，晶闸管被破坏，并且不可逆地失去它的阻断能力或它的控制功能。只要熔化位于被铜接触盘或封装盒的铜压模接触和挤压的区域内，并且同时离开晶闸管的边缘区域足够远，那么不仅封装盒而且紧邻的周围环境都将在最大程度上保持完好无损。

然而，例如在de102008049678a1或de102009045216a1中描述的、作为短路保护装置的常规的晶闸管的主要缺点是其大的阴极表面，该阴极表面被设计成用于尽可能低的传导损耗或者正向损耗或用于最大的浪涌电流能力。它们的直径大约对应于铜压模的接触盘的直径，或者一般地还稍微大一些(直到大约0.5至2mm)。如果由于高的短路电流而在阴极表面中发生期望的合金化，那么不能确保该合金化在距离晶闸管的边缘区域足够远的地方出现。边缘区域可以理解为是指元器件的径向外部的区域，该径向外部的区域不被例如铜压模的接触盘所覆盖或挤压，所述铜压模的接触盘通常压力接触半导体器件的接触电极(特别是阴极端子和阳极端子)。被合金化的区域位于阴极表面内的某个位置，并且也可以延伸到边缘区域中。在这种情况下，可能会导致陶瓷外壳的损坏，并且可能会导致等离子体逸出。等离子体逸出也可能发生在半导体器件的中心处，即如果例如在半导体器件的中心处布置有栅电极或辅助晶闸管结构(放大式栅极结构)的话，该栅电极或辅助晶闸管结构同样没有被与半导体器件压力接触的铜压模的接触盘覆所盖或挤压。

与其余的区域相比，晶闸管的边缘区域也非常更容易地受到出现的过电压的影响，所述其余的区域是被铜接触盘直接地接触或覆盖的。这样的故障在与此时流过的短路电流的关联下，由于非常高的能量匝，特别是在高的阻断电压的情况下，会导致封装盒的损坏，如在更上面已经描述的那样。尽管可以通过各种不同的措施来显著地提高抵抗这种过电压的强度，但是这带来了严重的缺点。例如，非常更厚的硅输出晶片将会显著地提高阻断能力，并且因此可以在最大程度上避免通过过电压引起的边缘故障的可能性。但是，由于在常规的晶闸管结构中此时存在过大的动态损耗和正向损耗，因此这是没有意义的，因为晶闸管此时不再能够满足对其提出的要求，尤其是最低的正向损耗和最大的浪涌电流性能以及最低的动态损耗。

如果晶闸管例如在施加的阻断电压ur下发生故障，例如这是由于其边缘轮廓的钝化的过电压或阻断不稳定性而引起的，那么故障位置大多数情况下位于晶闸管部件的边缘区域中，并且因此位于被铜接触盘直接地接触的区域的外部。非常高的短路电流沿着阻断方向流动，其中，未受干扰的区域不参与电流流动，而在故障位置处发生熔化。在外壳封装盒的内部中或在故障位置处会产生电弧，熔化的材料蒸发并且产生热的等离子体，根据其强度的情况，该热等离子体可能会导致封装盒的破坏。由于这种爆炸状的放电，陶瓷封装盒会在熔化层的附近破裂，然后热的等离子体从陶瓷封装盒中逸出。在施加的阻断电压ud的情况下，也会发生这种边缘故障。

技术实现要素：

在这种背景下，本发明基于的目的是提供一种短路半导体器件，借助于该短路半导体器件可以依赖于触发信号或接通信号使施加在该半导体器件上的电压可靠地并且持久地(长时间稳定地)短路，而在此期间等离子体不会爆炸状地从半导体元件中逸出。另外，在正常的、未被短路的运作情况下，半导体器件应该能够在施加到其上的电压的情况下可靠地并且长时间稳定地在两个方向上或两个极性上阻断电流流动通过半导体器件。此外，在这种运作情况下的阻断损失应该如此地低，以至于无需主动冷却就可以运作。此外，应该提供一种用于运作短路半导体器件的方法。

该目的是通过一种具有权利要求1的特征的短路半导体器件以及通过一种具有权利要求21的特征的用于运作短路半导体器件的方法来实现。从属权利要求公开了本发明的其他的特别有利的实施例。

应当指出的是，在下面的描述中单独列出的特征可以以任何在技术上有意义的方式彼此进行组合并且展示出本发明的其他的实施例。说明书特别是在与附图结合下附加地表征和说明了本发明。

根据本发明，一种短路半导体器件具有半导体本体，其中，在垂直方向上，从具有通过其几何重心确定的背面中心的背面出发，在朝着与所述背面相对置的、具有通过其几何重心确定的正面中心的正面的方向上，依次地布置有第一导电类型，例如p型的背面基极区域、与所述第一导电类型互补的第二导电类型，例如n型的内部区域和第一导电类型的正面基极区域。此外，所述背面基极区域与施加在所述背面上的背面电极(金属化层，例如铝)导电地相连接，所述背面电极具有通过其横向延伸范围给定的横向背面电极宽度。所述正面基极区域与施加在所述正面上的正面电极(金属化层，例如铝)导电地相连接，所述正面电极具有通过其横向延伸范围给定的横向正面电极宽度。根据本发明，此外，至少一个正面接通结构被嵌入到所述正面基极区域中并且至少部分地被所述正面电极覆盖，所述正面接通结构具有通过其横向延伸范围给定的横向正面接通结构宽度，和/或至少一个背面接通结构被嵌入到所述背面基极区域中并且至少部分地被所述背面电极覆盖，所述背面接通结构具有通过其横向延伸范围给定的横向背面接通结构宽度。所述接通结构在这种情况下被这样地设计和布置，即依赖于输入给所述半导体本体的、可预先确定的接通信号来接通并且一次性地在所述正面电极和所述背面电极之间建立永久的、不可逆的、导电的、低电阻的连接。此外本发明规定，在存在所述正面接通结构的情况下，所述横向正面接通结构宽度与所述横向正面电极宽度的比小于1，并且在存在所述背面接通结构的情况下，所述横向背面接通结构宽度与所述横向背面电极宽度的比小于1。

应当注意的是，处于两个特征之间的并且将这两个特征彼此连接起来的连词“和/或者”在这里总是要以这样的方式来解释，即在根据本发明的主题的第一实施例中只可以存在第一特征，在第二实施例中只可以存在第二特征而在第三示例性实施例中不仅可以存在第一特征而且可以存在第二特征。

在半导体本体中的横向的延伸方向在此处被理解为与半导体本体的垂直的延伸方向基本上相垂直的方向。因此，在例如被设计为圆柱体(具有低的高度)的半导体本体的情况下，垂直的延伸方向对应于圆柱体高度的方向，而横向的方向对应于圆柱体的径向方向。术语“横向”和“径向”在本文中可以作为同义词来使用。

此外应注意的是，短路半导体器件的正面中心和背面中心可以不同，但这并非是绝对必要的并且通常也不是这种情况。这两个中心通常限定了半导体本体的对称轴线，由该对称轴线出发确定半导体本体的半径。如果在下文中提到相对于短路半导体器件的正面部件的中心，那么除非在本文中另有明确的说明，否则该中心应当始终被理解正面中心。同样地，在半导体本体的中心与背面部件之间的关系，除非在本文中另外有明确的说明，否则应当相应地理解为背面中心。

因此，整个结构的横向宽度，例如接通结构或电极的横向宽度，是由在径向上最远地向内限制所述整个结构的内侧面到在径向上最远地向外限制所述整个结构的外侧面的距离得出的。对于半导体本体的这样的结构而言，该结构相对于其径向中心(r＝0)，也就是说相对于半导体本体的正面和/或者背面的几何重心或几何中心被相间隔地布置，这一点是立即明显的。在特殊情况下，即整个结构与径向中心之间没有间距，也就是说，其径向内侧面一直延伸到径向中心处，整个结构的横向宽度对应于在径向上向外限制所述整个结构的外侧面到径向中心之间的距离。换句话说，在这种情况下，横向宽度对应于整个结构的半径(从径向中心开始测量)或者甚至对应于其直径的一半。

因此，根据本发明的短路半导体器件的半导体本体在其正面电极或正面金属化层与其背面电极或背面金属化层之间具有pnp结构或npn结构，该pnp结构或npn结构针对在正面电极和背面电极之间施加的电压在两个方向上或两个极性上可靠地并且长时间稳定地阻断元器件。该状态在本文中被称为根据本发明的短路半导体器件的正常的、未被短路的运作状态。

与此相反，如果在发生故障情况下在要通过根据本发明的短路半导体器件保护的电气设备中由于过高的电流(该电流可能为高达数个100ka)而产生过载，那么根据本发明的短路半导体器件接通信号借助于至少一个接通结构被一次性地接通，并且在此之后在外部的金属端子之间，也就是说在正面电极和背面电极之间永久地并且不可逆地短路。在此之后，根据本发明的短路半导体器件不再具有阻断能力。这种状态在本文中被称为根据本发明的短路半导体器件的被短路的运作状态或者短路状态。

由于向半导体本体输入可预先确定的接通信号而导致接通结构的接通或激活将有针对性地导致一次性地建立在正面电极和背面电极之间的永久的、不可逆的、导电的、低电阻的连接(永久性的短路)。

在这种情况下，所述永久性的短路是通过在器件中的局部限制的区域上的所述有针对性的接通产生的，该局部限制的区域基本上是通过横向正面接通结构宽度与横向正面电极宽度(如果在半导体本体中存在正面接通结构的话)的比率或横向背面接通结构宽度与横向背面电极宽度(如果在半导体本体中存在背面接通结构的话)的比率来确定的，因此在那里随后由于高的电流密度而在载电流的区域中发生熔化。在这种熔化的情况下，该熔化也被称为合金化，外部的金属连接端子的材料(例如铝、钼和/或者者铜)和半导体本体的硅发生熔化。在熔化过程之后，会形成一个具有高的导电能力的金属区域，该金属区域使外部的金属连接端子永久性地短路，并且原则上也能够在电流负载下将该短路功能保持更长的持续时间，例如直到下一次维修。

根据以上的描述，根据本发明的另一个方面，还公开了一种用于运作短路半导体器件的方法，该短路半导体器件具有在本文中所描述的根据本发明的特征。

在考虑在横向接通结构宽度和各自的横向电极宽度之间的关系时，根据本发明，只要在半导体本体中存在正面接通结构，则总是将正面接通结构的横向接通结构宽度与正面电极的横向电极宽度进行比较，并且只要在半导体本体中存在背面接通结构，则总是将背面接通结构的横向接通结构宽度与背面电极的横向电极宽度进行比较。与此对应地，在本文中，这也意味着将正面接通结构与正面电极相配设并且将背面接通结构与背面电极相配设。

因此，在发生故障的情况下，一次性地产生一个接通信号，借助于该信号至少一个正面接通结构和/或者背面接通结构被这样地激活或接通，即在根据本发明的短路半导体器件的两个外部的电连接端子之间，也就是说在正面电极和背面电极和被布置在这两个电极之间的pnp结构或npn结构之间建立导电的、低电阻连接。在正面电极和背面电极之间产生电流流动(短路电流)。已经表明，正面接通结构或背面接通结构的载流能力基本上是通过其横向接通结构宽度与相应地分配的正面电极或背面电极的横向电极宽度之间的各自的比率来确定的。与常规的晶闸管相比，在常规的晶闸管中该比率基本上为1，为了能够实现最大的浪涌电流和最小的传导损耗，在根据本发明的短路半导体器件中的正面接通结构和/或者背面接通结构的载流能力基于在本文中分别限定的小于1的比率而被以这样的方式来限制，即根据本发明的短路半导体器件的接通可靠地导致其合金化。在合金化之后，短路半导体器件在正面电极和背面电极之间处于永久的、不可逆的、低电阻的载电流的状态下，因此施加在这两个电极之间的电压可以被永久性地并且长时间稳定地短路。换句话说，在根据本发明的短路半导体器件的正面电极和背面电极之间的电压降在发生短路的情况下是如此之小(低电阻地载电流的状态)，以至于即使在短路运作持续较长时间的情况下，在根据本发明的短路半导体器件中的电损耗也很低，并且因此可以以有利的方式取消主动冷却。

在本发明的意义上，上述条件“小于1”必须始终如此地来解释，即在各自的横向接通结构宽度与被分别配设给考虑的接通结构的电极的横向电极宽度之间的受制造条件决定的尺寸偏差，该尺寸偏差位于针对根据本发明的短路半导体器件的相应的制造方法所定义的制造公差之内，不被在本文中使用的条件“小于1”所涵盖。换句话说，根据以上的定义，只有当两个被比较的横向宽度在它们的尺寸上彼此相差如此之大，以至于该尺寸的差异确定无疑地不再归因于相关的特征的受制造条件决定的公差偏差，而是目标导向的处理的结果时，才可以将横向接通结构宽度与相应的电极的横向电极宽度的比率看作是在本发明的意义上的“小于1”。

已经显示出，在半导体主体的半导体内部区域的给定的垂直厚度的情况下，熔化电流基本上与正面接通结构和/或者背面接通结构的面积成比例，并且因此可以被确定。此外，相应的横向接通结构的与相应的电极的横向电极宽度相比(显著)较小的接通结构宽度允许以这样的方式局部地限制在短路半导体器件中的合金化，即所述合金化的在横向方向上或径向方向上的延展范围基本上可以被限制在正面接通结构和/或者背面接通结构的区域上。因此，在任何情况下，合金化的区域可以与根据本发明的短路半导体器件的外部边缘区域保持足够远的距离。相应地，所述合金化仅仅发生在被正面电极和背面电极所覆盖的短路半导体器件的内部的区域中，因此在短路运作期间，短路半导体器件在其边缘区域中不会发生任何机械的破坏，而这种机械的破坏会导致等离子体从短路半导体器件中逸出并且因此导致可能包围短路半导体器件的外壳的破坏。

在这一点上还应该注意的是，横向正面接通结构宽度与横向正面电极宽度的比率小于1或横向背面接通结构宽度与横向背面电极宽度的比率小于1应该适用于根据本发明的短路半导体器件的每个任意考虑的位置。如果将根据本发明的短路半导体器件例如设计为圆柱体，该圆柱体具有正面接通结构和/或者背面接通结构以及相应的电极(正面的和/或者背面的)的完全旋转对称的结构，那么对在短路半导体器件上的恰好一个任意的位置上的上面定义的比率的考虑直接地也适用于在短路半导体器件上的所有其他的位置。但是，如果在示例性地选择的圆柱形短路半导体器件中，根据沿着短路半导体器件的圆周所考虑的位置，横向接通结构宽度和/或者横向电极宽度在改变，也就是说，就所考虑的接通结构和/或者与该接通结构相配设的电极而言，短路半导体器件不是旋转对称地构造成的，那么横向接通结构宽度与横向电极宽度的比率也可以根据所考虑的圆周位置而改变。然而，根据上面的定义，在本发明的意义上，该比率在短路半导体器件上的每个任意考虑的位置上应该是小于1。

此外应当理解的是，在本发明的意义上，在接通结构在垂直方向上基本上没有恒定的接通结构宽度的情况下，为了考虑在接通结构宽度和被相应地配设给该接通结构的电极的电极宽度之间的比率，将在垂直方向上出现的最大的接通结构宽度用作要用于所述比较的接通结构宽度。

特别优选地，所述横向接通结构宽度与被分别相应地配设给所述正面接通结构或背面接通结构的正面电极或背面电极的横向电极宽度的比率被选择为小于4/5，例如也被选择为小于3/4、2/3、1/2、1/3、1/4、1/5。因此，在任何情况下，在根据本发明的短路半导体器件中的正面接通结构或背面接通结构的横向接通结构宽度都被选择为显著地小于各自的电极的横向电极宽度。由此可以将熔化电流设置为所期望的小的值，在该熔化电流下，可靠地发生根据本发明的短路半导体器件的合金化。因此确保了，即使是由根据本发明的短路半导体器件在正面电极和背面电极之间引导的相对较小的故障电流或短路电流也能够以所期望的方式可靠地使该元器件合金化，并且因此产生不可逆的、低电阻的载电流的状态(被短路的运作状态)。

本发明的一种有利的实施例规定，所述接通结构完全地被所述正面电极和所述背面电极覆盖，其中，这被理解为在横向方向上的覆盖。对至少一个接通结构的完全的正面的和背面的覆盖提供了以下优点：更进一步降低了等离子体由于合金化而从半导体本体中逸出的可能性，因为在根据本发明的短路半导体器件中的合金化基本上可以这样地局部地进行限制，即所述合金化在由两个电极覆盖的区域中进行，如已经在上面描述的那样。由此也可靠地防止了可能包围着所述短路半导体器件的外壳由于在合金化期间以这种方式防止等离子体从短路半导体器件中逸出而受到破坏。优选地，各自的接通结构被正面电极或背面电极在外部边缘区域中(即在朝着根据本发明的短路半导体器件的径向外边缘的方向上)的覆盖可以处于至少在几个毫米的范围内，例如大约1毫米至5毫米或更大。

此外，至少一个接通结构可以优选地靠近中心地被布置在半导体本体中。对此可以理解为是指在径向上最远地向内限制接通结构的内侧面到半导体本体的相应的中心的径向距离，也就是说，到半导体本体的正面和/或者背面的几何重心或几何中心(在此处也被称为径向中心)的径向距离小于在径向上最远地向外限制接通结构的外侧面到半导体本体的径向外边缘的距离。通过这个措施主要地也进一步降低了在根据本发明的短路半导体器件的合金化期间在半导体本体的边缘区域中等离子体逸出的可能性，因为所述合金化被限制在正面电极和背面电极之间的、半导体本体的靠近中心的区域上，该区域恰好被这些电极覆盖。因此也可靠地防止了可能包围着所述短路半导体器件的外壳由于所述合金化而受到的破坏。

本发明的另一个有利的实施例规定，所述正面电极和所述背面电极覆盖所述半导体本体的所述正面中心或者背面中心，并且所述接通结构被布置在该中心上。由此可以使径向向外地限制接通结构的外侧面到半导体本体的径向外边缘的距离最大化并且因此半导体本体的边缘区域以及附加地在接通结构的径向外侧面和半导体本体的外边缘之间的区域根据正面电极和背面电极的所选择的横向电极宽度(该横向电极宽度根据本发明始终大于横向接通结构宽度)通过覆盖半导体本体的正面和背面可以被可靠地保护，以防止由于短路半导体器件的合金化而引起的不希望的等离子体逸出。

根据本发明的又另一个有利的实施例，所述接通结构是第二导电类型，例如n型的发射极结构，所述发射极结构被嵌入到所述正面基极区域或所述背面基极区域中并且与施加到各自的基极区域上的电极(正面电极或背面电极)导电地接触，所述发射极结构可以借助于至少一个以电的方式通过所述半导体本体作用于所述发射极结构上的触发结构被接通。在这种情况下，所述触发结构又可以借助于所述接通信号被激活。应该理解的是，与正面电极导电地接触的发射极结构是正面接通结构，在该正面接通结构中，第二导电类型的发射极结构被这样地与半导体本体的正面相邻近地嵌入到在第一导电类型的正面基极区域中，即通过将正面电极施加到半导体本体的正面上来使其被导电地接触。按照意义上，这种情况类似于与背面电极导电地接触的发射极结构，该发射极结构相应地是背面接通结构，在该背面接通结构中，第二导电类型的发射极结构被这样地与半导体本体的背面相邻近地嵌入到在第一导电类型的背面基极区域中，即通过将背面电极施加到半导体本体的背面上来使其被导电地接触。发射极结构与各自的正面电极或背面电极的接触在这种情况下优选地通过在各自的部件之间的直接接触来进行。

被设计为发射极结构的、具有一定的横向横向接通结构宽度的接通结构具有以下优点：电流等离子体可以在合金化开始之前在发射极结构的表面上扩展，其具有的结果是，所述合金化具有更大的横向宽度并且因此在整体上具有更大的横截面。在半导体本体中的被合金化的区域的通过这种方式获得的更大的线路横截面图以有利的方式导致通过在半导体本体中的合金化形成的短路区域的电阻的减小。与此相应地，所述短路区域可以在较低的线路损耗下永久地承载较高的短路电流。可以有利地省去对根据本发明的半导体器件的主动的冷却。

根据本发明的又另一个有利的实施例，所述触发结构是栅电极，并且所述接通信号是输入给所述栅电极的电信号。在这种情况下，特别优选的是，可以这样地设计包含发射极结构的基极区域的至少一个区域，该至少一个区域在栅电极和发射极结构之间形成电气的作用连接，使得可以使用这样的输入给栅电极的电信号来接通所述发射极结构，即该电信号的电流强度为至少大约1a优选地为至少大约2a，并且更优选地在大约5a和大约10a之间。

常规的晶闸管的触发电流或接通电流取决于它的阴极侧的基极区域的比表面电阻，阴极侧的发射极被嵌入到该阴极侧的基极区域中，并且所述触发电流或接通电流必须根据工艺技术如此地进行设置，使得触发电流值或接通电流值通常处在ma范围内，特别是采用在30ma(125℃)和400ma(室温)之间的值，并且相应地处于相对狭窄的范围内。由此例如可以确保，当常规的晶闸管由普通的触发电流发生器或接通电流发生器借助于精确限定的触发电流分布或接通电流分布(触发电流幅度/接通电流幅度和触发电流持续时间/接通电流持续时间)进行控制时，该常规的晶闸管在接通具有非常高的电流斜率的非常高的电流的情况下在接通开始时可靠地经受住高的接通负载。

由于根据本发明的短路半导体器件应该在一次性的触发之后将被合金化，因此针对该短路半导体器件优选地选择了明显更高的最小接通电流，特别是在安培范围内，例如至少1a或至少2a或甚至至少5a至大约10a，因为由此一方面可以大大地减少在制造短路半导体器件期间用于控制包含发射极结构的基极区域的比表面电阻的费用，并且另一个方面可以大大地降低对产生电接通信号的触发电流发生器或接通电流发生器所提出的要求，从而可以实现更具成本效益的控制实施例。

此外，应当理解的是，尽管在根据本发明的短路半导体器件中根据本实施方式选择了相对较高的触发电流或接通电流，但是根据本发明的短路半导体器件仍然仅被微弱过载地控制，即例如具有的过载量为10a/5a＝2。与此相反地，如果在常规的晶闸管情况下，不是使用在ma范围内，如在上面所描述的那样，而是使得在安培范围内，例如在5a和10a之间的范围内的触发电流或接通电流，那么这会导致常规的晶闸管的高出一个或两个数量级的过载量，其具有的过载系数例如为10a/100ma＝100。大的过载系数可以使常规的晶闸管被快速地接通。在根据本发明的短路半导体器件中，微弱地选择的过载量(但是具有在安培范围内的高的触发电流或接通电流)促进了器件的所期望的失效，也就是说，所期望的一次性的、不可逆的合金化。

此外，高的接通电流此外具有其他的优点。因此，例如可以通过在栅电极和电极的连接端子之间的持久的测试电流来提供用于检查短路半导体器件的运作准备就绪状态的简单的检测，所述电极(正面电极或背面电极)接触要通过栅电极接通的发射极结构，其中，测试电流此时被选择得比接通电流小非常多。另外，高的接通电流还提供了更高的emc保护，例如防止由于在短路半导体器件的环境中的非常高的电压和电流的快速变化而导致的不触发，因为随着触发电流或接通电流变得更小，相对于这种不触发情况的易感性也逐渐增大。

除了上面描述的接通电流之外，在特定的情况下，在根据本发明的短路半导体器件中，接通电流也可以设置为明显小于1a，例如接通电流强度小于1a，直至低到大约500ma，或者甚至小于直至大约100ma。

本发明的另一个有利的实施例规定，所述触发结构是被布置在包含所述发射极结构的基极区域中的光敏感的区域，并且所述接通信号是被输入给这个光敏感的区域的光信号。适合于作为光源的例如是激光或成本较便宜的led。相对于电气的接通信号，光学的接通信号的优点是更好的emc保护，因为与电气的引入线相比，接通信号通到在半导体本体中的光敏感的触发结构的光学的引入线(例如通过玻璃纤维)相对于由非常高的电场和磁场引起的不触发是完全不敏感的，该非常高的电场和磁场是由在短路半导体器件的周围环境中的非常高的电流和电压的变化引起的。此外，在在短路半导体器件上施加有高的电势差(相对于在10kv至100kv范围内的非常高的电压差的隔离)的情况下，光学的接通信号具有很多优点。

此外，相对于常规的可磁电触发的晶闸管，借助于光学的接通信号在发生故障情况下对短路半导体元件一次性地实施的接通具有其他的优点。由于在根据本发明的短路半导体器件中的光学的接通信号在发生故障情况下仅仅一次性地产生，因此对于光学的控制单元的老化不存在特殊的要求，如这一点例如对于激光器来说是这种情况，如果激光器在几十年的时间内必须周期性地提供足够强度的信号的话。因此，也不需要最小触发功率。替代激光器地，可以以有利的方式使用显著更具成本效益的led来作为光学的控制单元。与常规的磁电触发的晶闸管相比，可以省去其他的集成的保护功能，如例如bod保护(bod：breakoverdiode(击穿二极管))或者du/dt保护，从而实现更简单的栅极设计。相对于常规的光学的控制单元而言，由此实现包括光导系统在内的光学的控制单元的显著的简化。

根据本发明的另一个有利的实施例，所述触发结构是击穿结构并且所述接通信号是施加在所述正面电极和所述背面电极之间的电压。所述击穿结构的特征在于，依赖于施加到短路半导体器件的外部电极上的电压，该电压在击穿结构上引起相应的电压降，当达到或超过可为击穿结构确定的击穿电压时，所述击穿结构允许雪崩电流形式的陡峭的电流上升，该陡峭的电流上升优选地不受保护电阻的限制，通过该保护电阻可以接通与被设计成触发结构的击穿结构以电的方式作用连接的发射极结构(接通结构)。

例如击穿结构可以被设计为bod结构(bod：breakoverdiode(击穿二极管))。也可以使用其他的在功能上相似地作用的、本身例如从常规的可磁电触发的晶闸管(ltt)中已知的击穿结构，例如具有通常的du/dt保护的击穿结构和/或者具有通常的释放时间保护的击穿结构，该释放时间保护具有载流子寿命的局部的提高。此外，该击穿结构还代表了另一种措施，其用于避免在不可预见的过电压的情况下在短路半导体器件的径向外部的边缘区域中发生阻断失灵。在这种情况下，击穿结构的击穿电压的大小被如此地设置，即使得击穿电压恰好在击穿结构的位置处具有整个半导体本体的其最低的值，并且因此可靠地防止了在边缘区域中的击穿。为此目的，击穿结构优选地远离边缘地，特别是靠近中心地，被布置在半导体主体中。例如，击穿结构可以以围绕所述中心的，但是与该中心(略微)间隔开的、在圆周向上闭合的结构的形式进行设计，如例如环形结构和/或者多边形结构。然而，在其他情况下，该击穿结构也可以被直接地布置在半导体本体的中心上。在本文中，圆周向应理解为平行于半导体本体的正面或背面并且基本上垂直于半导体本体的径向方向或横向方向的延伸方向。

本发明的另一个有利的实施例规定，在包含所述发射极结构的基极区域中在所述触发结构和与所述触发结构以电的方式作用连接的发射极结构之间，布置有放大栅极结构，所述放大栅极结构具有至少一个放大栅极。特别是在存在被设计成击穿结构的触发结构的情况下，所述至少一个放大栅极级(在本文中也称为ag级)提供了这样的基本的优点，即在最大程度上限制或减低了在半导体本体中的击穿结构，特别是bod结构的击穿电压的大小与温度的依赖性并且因此与此相关联地也限制或减低了阻断电流的电流密度的大小(该阻断电流应该导致接通结构的接通并且最终导致短路半导体器件的合金化)，以及击穿电压的大小与围绕击穿结构的半导体材料的比电阻，也就是说半导体材料的掺杂剂浓度，之间的依赖性，因为一个或多个ag级可以至少部分地补偿击穿结构，例如bod结构的依赖于温度的性能。击穿电流(雪崩电流)在击穿结构击穿时在达到或超过击穿电压时起着用于至少一个放大栅极的接通信号的作用，这又导致可能连接在下游的其他的放大栅极级的接通，并且最终导致实际的接通结构的接通。

在本发明的一个在构造方面特别有利地形成的实施例中，接通结构例如由于被布置在半导体本体的中心处的触发结构而围绕该中心和触发结构地并且与该中心和触发结构间隔开地进行布置，该接通结构具有闭合的圆周。该接通结构例如可以被构造为闭合的环形结构和/或者多边形结构。在本文中，圆周向应理解为平行于半导体本体的正面或背面并且基本上垂直于半导体本体的径向方向或横向方向的延伸方向。

根据本发明的又另一个有利的实施例，所述接通结构沿着径向方向与所述触发结构间隔开并且具有至少一个沿着所述半导体本体的圆周方向敞开的接通结构段，所述敞开的接通结构段具有在圆周向上的接通结构宽度。换句话说，与例如在闭合的环形结构和/或者多边形结构的情况下不同，在该示例性实施例中的该接通结构在圆周向上不是闭合的。也就是说，至少一个接通结构段的在圆周向上的接通结构宽度在任何情况下都小于这样的在圆周向上的接通结构宽度，即该圆周向上的接通结构宽度对应于接通结构的闭合的环形结构和/或者多边形结构并且因此对应于该闭合的环形的和/或者多边形的接通结构的360度的圆周角度。由于与半导体本体的中心之间沿着径向方向间隔开的、具有在圆周向上闭合的多边形结构和/或者环形结构的接通结构受制造工艺条件的限制而具有一定的最小面积，因为例如横向的接通结构宽度在工艺技术上不能够被制造得小于一定的横向的最小结构宽度，该最小结构宽度例如至少可以为大约50μm，因此可以通过根据本发明的短路半导体器件的有利的实施例来进一步减小接通结构的用于半导体本体的熔化的有效面积，由此也可以实现特别小的熔化电流，该熔化电流导致半导体本体的可靠的合金化。因此，例如可以在半导体本体中设置一个最小的、单独的接通结构段，该接通结构段具有大约50μm的横向的接通结构宽度和同样大约50μm的圆周向上的接通结构宽度，也就是说圆周长度，这将实现根据本发明的具有在几个ma的数量级上的熔化电流的短路半导体器件的设计。

根据本发明的又另一个有利的实施例，在所述半导体本体的圆周方向上设置有至少两个彼此分开的接通结构段。所述至少两个彼此分开的接通结构段优选地彼此间是等距地间隔开的，以实现短路半导体器件的基本上在圆周向上的对称的实施例，该实施例使得在半导体本体中不仅用于接通所述接通结构的接通电流具有更均匀的电流分布，而且用于在半导体本体中产生合金的熔化电流也具有更均匀的电流分布并且因此导致在整个半导体本体上的更均匀的热量分布，也就是说更均匀地分配的机械负载，特别是在进行合金化期间。

本发明的又另一个有利的实施例规定，除了至少一个将所述至少一个接通结构段与所述触发结构以电的方式耦合的贯通通道以外，在包含所述接通结构的基极区域中的电阻至少在所述接通结构和所述触发结构之间的径向的中间空间(在此处也被称为基极区域的电阻范围)的一部分中被增大。由此，可以将从触发结构流向接通结构的接通电流有针对性地引向所述单独的接通结构段，以便在必要的情况下将该单独的接通结构段可靠地接通，以启动根据本发明的短路半导体器件的合金化。通过有针对性地借助于贯通通道向所述至少一个接通结构段引导的接通电流，相对于在其它情况下在所有径向方向上均匀地延伸的接通电流的分布而言，可以以有利的方式附加地减少用于接通这个或所有接通结构段所需要的、由触发结构所提供的总接通电流。

与在贯通通道中的电阻值相比，在基极区域的电阻区域中的被增大的电阻应该理解为是电阻的一种这样的大小差异，该大小差异当然不应归因于通常被接受的制造公差的受制造条件决定的大小偏差，而是目标导向的处理的结果时。因此，例如可以通过具有与其余的基极区域的导电类型相同的导电类型的电荷载流子的、与基极区域的其余部分相比显著较低的浓度，来有针对性地增大在电阻区域中的电阻，和/或者通过将所谓的收缩电阻引入到基极区域的电阻区域中，所述收缩电阻具有与基极区域的导电类型互补的导电类型，由此，由于在基极区域中的有效线路横截面的减小，在基极区域的电阻区域中的电阻也被有针对性地增大。

本发明的另一个有利的实施例规定，所述接通结构是击穿结构，并且所述接通信号是施加在所述正面电极和所述背面电极之间的电压。如已经在上面在结合被设计为触发结构的击穿结构下进行了解释的那样，被设计为接通结构的击穿结构的特征也在于，依赖于施加到短路半导体器件的外部电极上的电压，该电压引起在击穿结构上的相应的电压降，在达到或超过可为击穿结构确定的击穿电压时，该击穿结构允许雪崩电流形式的陡峭的电流上升，该陡峭的电流上升优选地不受保护电阻的限制，通过该保护电阻可以导致对短路半导体器件的所期望的合金化。

被设计成接通结构的击穿结构例如也可以被设计为bod结构(bod：breakoverdiode(击穿二极管))。也可以使用其他的在功能上相似地作用的、本身例如从常规的可磁电触发的晶闸管(ltt)中已知的击穿结构，例如具有通常的du/dt保护的击穿结构和/或者具有通常的释放时间保护的击穿结构，该释放时间保护具有载流子寿命的局部的提高。此外，该击穿结构还代表了另一种措施，其用于避免在不可预见的过电压的情况下在短路半导体器件的径向外部的边缘区域中发生阻断失灵。在这种情况下，击穿结构的击穿电压的大小被如此地设置，即使得击穿电压恰好在击穿结构的位置处具有整个半导体本体的其最低的值，并且因此可靠地防止了在边缘区域中的击穿。为此目的，击穿结构优选地远离边缘地，特别是靠近中心地，被布置在半导体主体中。例如，击穿结构可以以围绕所述中心的，但是与该中心(略微)间隔开的、在圆周向上闭合的结构的形式进行设计，如例如环形结构和/或者多边形结构。然而，在其他情况下，该击穿结构也可以被直接地布置在半导体本体的中心上，例如在这样的一些情况下，其中，至少所述中心不仅在根据本发明的短路半导体器件的正面上而且在其背面上都被各自的电极所覆盖，如在上面在结合根据本发明的短路半导体器件的实施例下已经描述的那样。

由于如在上面上所描述的被设计为触发结构或者接通结构的击穿结构从施加在半导体本体的外部的两个电极上的电压获得它的接通信号，并且因此不必将其他的外部的，例如光学的或者或电的接通信号输入给短路半导体器件，只要接通结构或者分配给接通结构的触发结构仅仅被设计成击穿结构，那么就可以以特别有利的方式使用二极管外壳来容纳以这种方式设计的短路半导体器件，该二极管外壳没有用于附加的外部接通信号的附加的连接端子。特别优选地，在这种情况下，击穿结构可以被布置在半导体本体的中心处，其中，正面电极和背面电极能够完全在中心上并且因此在接通结构上延伸，因为不必设置用于输入外部接通信号的凹部。

根据本发明的另一个有利的实施例，所述接通结构具有至少一个从所述接通结构的其余部分沿着横向方向径向向外地延伸的接通结构指状件(也被称为接通结构的指状化)。换句话说，所述至少一个接通结构指状件在径向方向上从接通结构的其余部分沿着径向方向向外突出。如在更上面已经解释的那样，在最小熔化电流积分下应该发生短路半导体器件的合金化，所述最小熔化电流积分基本上是通过各自的接通结构的横向接通结构宽度，例如通过发射极结构的横向发射极结构宽度或者通过击穿结构的横向击穿结构宽度，并且因此通过接通结构的在半导体本体的熔化期间的有效的面积来决定的。换句话说，根据本发明所追求的相应的接通结构的横向接通结构宽度与相关的电极(该相关的电极被施加在具有接通结构的基极区域上)的横向电极宽度之间的小的比率将导致所期望的小的熔合电流，在该小的熔合电流下将可靠地发生短路半导体器件的合金化，从而即使相对较小的、由短路半导体器件在正面电极和背面电极之间传导的故障电流或者说短路电流也能够以所期望的方式可靠地使短路半导体器件合金化，并且因此产生不可逆的、低电阻的载电流的状态(被短路的运作状态)。

另一方面，接通结构的有效面积，例如发射极结构或者击穿结构的有效面积，并且因此以及半导体本体的整个面积一般地都应该与要被短路半导体器件在发生短路情况下永久性地接收的短路电流的大小相适配，以防止在接通结构的面积太小的情况下，熔化过程在电流流动开始时就马上爆炸式地开始，并且这可能导致整个短路半导体器件的机械破坏并且因此可能对环境造成危害。接通结构的较大的面积可以对被合金化的区域的横向扩展的尺寸产生有利影响，其中，被合金化的区域的横向的进一步的扩展由于使线路横截面变得更大而以有利的方式导致在半导体体中的通过合金化所形成的短路区域的电阻的减小。接通结构的指状化以有利的方式实现了在如下的彼此相反的要求之间的折衷，即要求接通结构具有尽可能小的面积，和要求减小用于可靠的合金化所需要的短路电流或者熔化电流以及用于可靠地引导短路电流的足够大的面积，而不必考虑短路半导体器件的机械破坏，因为在指状化的接通结构的情况下，可以将短路半导体器件的通过接通信号接通的、引导电流的区域在更大的范围上进行分布。

此外，接通结构的指状化有助于使熔化区域与短路半导体器件的中心之间保持远离。特别是当有触发结构位于半导体本体的中心处时，这一点是特别有利的，其中，该触发结构被输入有用于接通所述接通结构或短路半导体器件的外部接通信号(例如，光学的或电的接通信号)。即，在这种情况下，在其中将接通信号输入给触发结构的区域没有被为短路半导体器件提供电的主连接端子的电极(例如阴极电极或阳极电极)所覆盖，该电极被施加到具有接通结构的基极区域上，因此，当进行合金化时，等离子体可能会从半导体本体的未被覆盖的正面和/或者背面的区域中逸出并且因此可能导致围绕短路半导体器件的外壳的损坏并且因此导致对周围环境的危害。

本发明的另一个有利的实施例规定，在存在至少一个如在上面所描述的指状化的触发结构的情况下，则所述触发结构具有至少一个对应于或遵循所述至少一个接通结构指状件的轮廓或形状的触发结构指状件。通过这种方式，可以确保在触发结构和接通结构之间的在指状化的接通结构的整个延伸范围上的均匀的间距，例如在横向方向上或在径向方向上和/或者在垂直方向上的均匀的间距，从而触发结构可以在接通结构的整个延伸范围上在本发明的意义上均匀地作用于在接通结构上。

根据本发明的另一个优选的实施例，所述至少一个接通结构指状件具有最大横向上的，也就是说径向上的指状件长度，所述最大径向上的指状件长度小于所述电极的横向电极宽度的4/5，所述电极被施加在包含所述接通结构的所述基极区域上。因此，最大径向上的指状件长度例如也可以小于横向电极宽度的3/4、2/3、1/2、1/3、1/4、1/5。如在上面所描述的那样，在存在同样被指状化的、对应于或遵循所述接通结构的指状化结构的触发结构的情况下，则同样地，所述至少一个触发结构指状件具有一种指状件长度，该指状件长度对应于相应的接通结构指状件的指状件长度。

根据本发明的又另一个有利的实施例，所述内部区域在垂直方向上的厚度大于400μm，较优选地大于600μm，并且更优选地大于800μm或者900μm或者甚至1000μm。一般地可以确定，在过电压的情况下，通过半导体本体的、与常规的晶闸管相比明显更厚的内部区域，可以防止短路半导体器件的边缘故障的危险。如同在常规的晶闸管中的情况一样，对于该内部区域来说，实际上没有最大的厚度，因为对于根据本发明的短路半导体器件来说，没有对损失内部区域的厚度向上限制的传导损失或者动态损失。因此，对于要求的电压等级，其例如为vdrm/vrrm＝2.2kv，要使用一种常规的晶闸管，该常规的晶闸管具有的厚度wn1在大约320μm范围内并且具有的比硅电阻为85ω·cm。与此相反，对于本发明的短路半导体器件而言，例如可以选择大约850μm的厚度wn。在具有270ω·cm的比电阻的情况下，对于根据本发明的半导体本体的半导体结构，将产生大于两倍的对称的阻断能力(vdrm/vrrm＝5.2kv)。在进行内部区域的厚度的相应的设计下，甚至阻断能力>10kv(中压网)都是可以实现的。与通过用于电子辐射的高辐射剂量对使用寿命进行相应的调整一起，可以将阻断电流调整得非常低。因此，可以将短路半导体器件的阻断能力设置为比在使用短路半导体器件时出现的最大过电压要高得多，并且这一点不仅对短路半导体器件而且它的应用都没有不利的影响。因此，对于根据本发明的短路半导体器件而言，尽可能最小的阻断电流具有很大的优势，因为短路半导体器件在使用中实际上持久地连接到阻断电压上，并且因此实现了尽可能最小的阻断电流，并且因此伴随的阻断损失可以被保持尽可能地小，从而可以使短路半导体器件在没有主动的冷却的情况下运作。通过这种措施同样基本上消除了在短路半导体器件的边缘区域中对于外壳破裂电流至关重要的故障的发生。

根据本发明的又另一个有利的实施方式，所述正面电极和所述背面电极分别借助于一个金属接触盘被以导电的方式压力接触。在这种情况下，各自的接触盘可以优选地具有与相应的电极相同的横向宽度，使得接触盘完全覆盖相应的电极。接触盘可以例如借助于合金(熔合物)与半导体本体的相应的金属电极牢固地相连接，或者仅仅松持地放置在半导体本体上。接触盘可以被设计成纯钼盘或者由钼盘和铜盘的组合组成，其中，优选地，钼与半导体本体的金属化层直接地接触。如在上面所描述的那样，本发明以有利的方式确保了，在发生短路的情况下在短路半导体器件的正面电极和背面电极之间产生的合金化的区域总是位于短路半导体器件的被金属接触盘压力接触的区域中。

钼盘的厚度或由钼和铜构成的组合体的厚度优选地处在1mm和5mm之间。对此应理解的是，可以使接触盘的厚度与通过短路半导体器件流动的短路电流的大小相适配。在发生短路的情况下进行合金化时，半导体本体的硅和接触盘的金属区域彼此如此地熔化在一起，即形成一个金属区域。根据应用情况或要永久地最大地传导的短路电流的大小，来这样地设计接触盘的厚度，使得接触盘的背离半导体本体的各自的电极的侧面在熔化发生之后基本上不会显示出任何过于强烈的机械变化。特别地，由此应该在短路半导体器件的短路运作情况下维持在接触半导体本体的金属化层的接触盘和容纳短路半导体器件的外壳的相应的接触压模，例如铜压模之间的压力接触，所述压力接触确保可导电的、低电阻的和热的耦合，所述接触压模被施加足够的表面压力抵压在接触盘上，从而可靠地防止了在触发短路半导体器件之后在被接触盘压力接触的区域外部形成电弧。在任何情况下，熔化区域在进行合金化期间都不得通过外壳的(铜)接触压模向外渗透。

应当理解的是，上面所描述的不同类型的接通结构可以在根据本发明的单个的短路半导体器件内任意地彼此进行组合，特别是当在短路半导体器件中设置了一个以上的接通结构时。如果在短路半导体器件中设置了一个以上的触发结构，那么上面所描述的不同类型的触发结构也可以在根据本发明的单个的短路半导体器件内以有意义的方式任意地彼此进行组合。同样，上面所描述的不同类型的触发结构可以与不同类型的接通结构任意地进行组合。

因此，根据本发明的短路半导体器件例如不仅可以通过一个或多个电的接通信号接通，而且可以通过一个或多个光学的接通信号接通，其中，在半导体本体中设置有与其相应的接通结构。接通信号可以仅仅在一侧上，例如在半导体本体的正面上，被输入给短路半导体器件，或者也可以在两侧上，即在半导体本体的正面和背面上，被输入给短路半导体器件，其中，在半导体本体的相应的侧面上设置有相应的触发结构。

此外，根据本发明的短路半导体器件可以具有一个或多个击穿结构作为触发结构或接通结构，其中，多个现有的击穿结构可以被将设计用于相同的击穿电压或者用于分别不同的击穿电压。

用作触发结构的击穿结构，例如bod结构，但也包括具有通常的du/dt保护的击穿结构以及具有释放时间保护的击穿结构，该释放时间保护具有载流子寿命的局部的提高，可以被布置在放大栅极结构内，也就是说，在横向上与正面电极或背面电极间隔开地布置并且相应地被布置在被这些电极电接触的区域外部。然而，在放大栅极结构内的布置并非是绝对必要的。不仅用作触发结构而且用作接通结构的击穿结构也可以垂直地被布置在正面电极或背面电极的下方，例如布置在被各自的电极电接触的基极区域中。

此外，在本文中所描述的触发结构和接通结构可以仅仅单侧地设置，也就是说仅仅设置在根据本发明的短路半导体器件的半导体本体的正面基极区域或背面基极区域中，或者也可以两侧地设置，即设置在两个基极区域中。

概括地，在下面再次以简要提纲的方式介绍在本文中使用的术语定义：

i.接通结构：

用于在根据本发明的短路半导体器件的半导体主体中产生合金的结构，以便在将其接通之后在与短路半导体器件电连接的、外部的并且与半导体主体在正常运作情况下(非短路情况下)彼此间电气隔离的主连接端子(阴极/阳极)之间建立低电阻地导电的状态(短路)。

可能的实施方式为：

a.发射极结构

b.击穿结构(例如形式为bod结构、du/dt结构、释放时间保护结构)

ii.接通信号：

用于启动接通结构的接通的信号。

可能的实施方式为：

a.从外部输入给根据本发明的短路半导体本体的、单独的电信号

b.从外部输入给根据本发明的短路半导体本体的、单独的光学信号

c.施加到根据本发明的短路半导体器件的主电连接端子(阴极/阳极)上的电压/工作电压iii.接通电流：

从接通信号中获得的、输入给被设计为发射极结构的接通结构的电流，以便对该接通结构进行触发或接通。

iv.熔化电流：

在半导体本体中引起合金化的电流。

v.触发结构：

可选的辅助结构，其用于将始终输入给辅助结构的接通信号传递到接通结构。

可能的实施方式为：

a.栅电极-输入的接通信号：ii.a

b.光敏感的半导体区域(光栅极-输入的接通信号：ii.b

c.击穿结构(例如形式为bod结构、du/dt结构、释放时间保护结构-输入的接通信号：ii.c

vi.放大栅极结构(ag结构)：

可选的、被布置在触发结构和接通结构之间的辅助结构，其用于放大经由触发结构耦合到根据本发明的短路半导体器件中的接通信号。

附图说明

本发明的其他特征和优点由本发明的示例性实施例的以下描述中得出，这些示例性实施例不应被理解为是限制性的，本发明的这些示例性实施例将在下面在参照附图下进行更详细的说明。在该附图中示意性地显示：

图1示出了根据现有技术的晶闸管的垂直截面图；

图2示出了通过根据本发明的具有接通结构和触发结构的短路半导体器件的一个示例性实施例的垂直截面图；

图3示出了通过根据本发明的具有指状的接通结构的短路半导体器件的另一个示例性实施例的俯视图；

图4示出了通过根据本发明的具有两个接通结构和一个触发结构的短路半导体器件的另一个示例性实施例的垂直截面图；

图5示出了通过根据本发明的具有两个接通结构和两个触发结构的短路半导体器件的又另一个示例性实施例的垂直截面图；

图6示出了通过根据本发明的具有一个接通结构和一个触发结构的短路半导体器件的又另一个示例性实施例的垂直截面图；

图7示出了通过根据本发明的具有两个接通结构和两个触发结构的短路半导体器件的另一个示例性实施例的垂直截面图；

图8示出了通过根据本发明的具有两个接通结构的短路半导体器件的又另一个示例性实施例的垂直截面图；

图9示出了通过根据本发明的具有两个接通结构和两个触发结构的短路半导体器件的又另一个示例性实施例的垂直截面图；

图10示出了通过根据本发明的具有两个接通结构和一个触发结构的短路半导体器件的另一个示例性实施例的垂直截面图；

图11在视图(a)、(b)和(c)中分别示出了通过来自图10中的短路半导体器件沿着在那里所示出的浓度分布线na、nb或nc的浓度分布；

图12示出了通过根据本发明的具有两个接通结构和两个触发结构的短路半导体器件的另一个示例性实施例的垂直截面图；

图13示出了根据本发明的短路半导体器件的又另一个示例性实施例的局部俯视图，该短路半导体器件具有一个接通结构和一个触发结构，该接通结构具有在半导体本体的圆周方向上敞开的接通结构段；

图14示出了根据本发明的短路半导体器件的又另一个示例性实施例的局部俯视图，该短路半导体器件具有一个接通结构和一个触发结构，该接通结构具有在半导体本体的圆周方向上敞开的接通结构段；

图15示出了沿着剖面线x-x通过来自图14中的短路半导体器件的垂直截面图；

图16示出了根据本发明的短路半导体器件的又另一个示例性实施例的局部俯视图，该短路半导体器件具有一个接通结构和一个触发结构，该接通结构具有在半导体本体的圆周方向上敞开的接通结构段；

图17示出了根据本发明的短路半导体器件的又另一个示例性实施例的局部俯视图，该短路半导体器件具有一个接通结构和一个触发结构，该接通结构具有在半导体本体的圆周方向上敞开的接通结构段；

图18示出了沿着剖面线y-y通过来自图17中的短路半导体器件的垂直截面图。

在不同的附图中，在其功能上等同的部件总是用相同的附图标记来标注，因此这些附图标记一般地也仅仅被描述一次。

具体实施方式

图1示出了通过根据现有技术的晶闸管1的垂直截面图。晶闸管1具有半导体本体2，该半导体本体基本上具有非常扁平的圆柱体的形状，它的底面与垂直方向v相垂直地延伸。与垂直方向v相垂直的每个方向在本文中被称为径向方向或横向方向，其中，在图1中该横向方向用附图标记r表示。

半导体本体2由半导体材料例如硅形成，并且具有p型和n型导电掺杂的半导体区域，该半导体区域以本身已知的方式确定晶闸管的电特性。晶闸管1和/或者半导体本体2旋转相对于沿着垂直方向v延伸的中心轴线3对称地形成。

在所示出的根据现有技术的晶闸管1的半导体本体2中，沿着垂直方向v，从背面4出发，在朝着与背面4相对置的正面5的方向上，依次布置了p型掺杂的背面基极区域6、n型掺杂的内部区域7和p型掺杂的正面基极区域8。

与半导体本体2的正面5相邻近地，n型掺杂的正面发射极9被嵌入到p型掺杂的正面基极区域8中，其中，正面发射极9具有通过其横向延伸范围给定的总横向发射极宽度ws1。作为发射极9的横向总结构宽度，在本文中应理解为在径向上最远地向内限制所示出的发射极结构9的内侧面到在径向上最远地向外限制所示出的发射极结构9的外侧面的距离。在图1中所示出的常规的晶闸管1中，发射极9具有在圆周上闭合的环形结构，该环形结构同心地围住中心轴线3，其中，半导体本体2或晶闸管1基本上被构造为相对于中心轴线3旋转对称的圆柱体。

此外，从图1中可以看出，n型掺杂的正面发射极9与施加在正面5上的金属化层10(例如铝)导电地相连接，该金属化层形成晶闸管1的正面电极10，其中，在所示出的常规的晶闸管1的示例中，正面电极10也可以被称为阴极电极，该阴极电极具有阴极端子k。正面电极10具有通过其横向延伸范围给定的总横向正面电极宽度we1。p型掺杂的背面基极区域6与施加在背面4上的金属化层11(例如铝)导电地相连接，该金属化层形成晶闸管1的背面电极11，其中，在所示出的常规的晶闸管1的示例中，背面电极11也可以被称为阳极电极，该阳极电极具有阳极端子a。

此外如在图1中可以看出的那样，n型掺杂的正面发射极9以普遍已知的方式被圆柱状地设计成的、以与正面发射极9互补的方式掺杂的短路12(也被称为阴极短路)穿透，该短路将p型掺杂的正面基极区域8直接电连接到正面电极10上。

此外，从图1中可以看出，晶闸管1在半导体本体2的、通过正面5的几何中心确定的中心13(r＝0)上具有栅电极14形式的触发结构，通过该触发结构，依赖于电触发信号或接通信号(栅极电流)，可以以普遍已知的方式产生在正面电极10(在此处为阴极)和背面电极11(在此处为阳极)之间建立导电的、低电阻的连接。此外，通过半导体本体2的背面4的几何中心还确定了一个中心13，该中心由于半导体本体2的对称结构而与正面的中心13的横向位置相一致，因此这两个中心被配设了相同的附图标记13。两个中心13确定了中心轴线3(也是对称轴线)的走向。

例如，如果在背面电极11和正面电极10之间存在正电势，那么晶闸管1的沿着阻断方向(ud)阻断的npnp结构通过栅极电流(从栅极14到正面电极10的正电流方向)被触发或者说被接通。电流等离子体在接通时，从n型高掺杂的正面发射极9的面向中心13的一侧开始，以大约0.1mm/μs的速度，在径向上或在横向上向外扩展到整个正面电极区域we1上，直到，取决于晶闸管1的直径，整个正面电极区域we1在大约1至4ms之后引导电流，并且高负载电流在正面电极(阴极)10和背面电极(阳极)11之间流动。然后，施加的正向电压在晶闸管1的接通状态下取其最小值。只有当通过晶闸管1流动的电流再次达到零值时，它才“熄灭”并且转变为阻断状态(ur或者说在背面电极11和正面电极10之间的负电势)，在这两种状态之间可以任意频繁地切换如在图1中所示出的功能正常的、常规的晶闸管结构。

晶闸管1的截止电压或者说阻断电压是由n型掺杂的内部区域7的最小厚度wn1和比电阻ρ得出的，而其n型掺杂正面发射极9的最小面积决定了允许的浪涌电流的大小和正向损耗(传导损耗)。厚度wn1在这种情况下是不能够任意大地选择的，例如为了增加阻断能力，因为这对浪涌电流和传导损耗具有负面的影响。与此相应地，发射极9的面积和硅厚度wn1精确地针对常规的晶闸管1的各自的应用进行设计。

如从图1中进一步可以看出的那样，正面发射极9的横向宽度ws1基本上等于正面电极10的横向宽度we1。因此，在常规的晶闸管1中，横向正面发射极宽度ws1与横向正面电极宽度we1的比率为基本上等于1或甚至略大于1。

图2示出了通过根据本发明的短路半导体器件15的一个示例性实施例的垂直截面图。短路半导体器件15具有半导体本体16，其中，以与在图1中所示出的常规的晶闸管1相类似的方式，在垂直方向v上，从背面4出发，在朝着与背面4相对置的正面5的方向上，依次地布置有p型掺杂的背面基极区域6、n型掺杂的内部区域7和p型掺杂的正面基极区域8。

如从图2中可以看出的那样，背面基极区域6与施加在背面4上的背面电极11导电地相连接，所述背面电极具有通过其横向延伸范围给定的总横向背面电极宽度wer，并且正面基极区域8与施加在正面5上的正面电极10导电地相连接，所述正面电极具有通过其横向延伸范围给定的总横向正面电极宽度wev。

与半导体本体16的正面5相邻近地，正面接通结构17被被嵌入到p型掺杂的正面基极区域8中，该正面接通结构17具有通过其横向延伸范围给定的横向正面接通结构宽度wsv。在图2中所示出的示例性实施例中，正面接通结构17被设计为n型掺杂的正面发射极结构17，该正面发射极结构例如可以被设计为在圆周向上闭合的环结构和/或者多边形结构。如在图2中可以看出的那样，发射极结构17与施加到正面5上的金属化层10(例如铝)导电地相连接。如可以进一步看出的那样，正面电极10至少部分地覆盖正面发射极结构17。特别地，在图2中至少按照数量级的方式示出了，在外部边缘区域中，也就是说在朝着短路半导体器件15的径向外边缘的方向上(r>0)，正面电极10对接通结构17的覆盖至少位于毫米范围内，例如至少为大约1mm至5mm或甚至更大。如在图2中所示出的那样，在金属化层10的径向的、面向中心13的内侧面处，发射极结构17突出稍微超过该金属化层。在图2中所示出的示例性实施例中，n型掺杂的正面发射极结构17同样被柱状地设计成的、以与发射极结构17互补的方式掺杂的短路12穿透，该短路将p型掺杂的正面基极区域8电连接到正面电极10上。

短路12的形状可以根据所期望的短路效果的强度而变化。通常是在整个发射极结构17的、通过横向正面发射极结构宽度wsv确定的、连续的发射极结构面积内的圆形的或多边形的，例如六边形的、小点状的凹部，其中，短路12可以具有在大约100μm的数量级内的尺寸。然而，这种短路12的其他的形状也是可能的，例如带状的中断部或环形的中断部，这些中断部将发射极结构17分成单独的、同心的环。这样的中断部的宽度通常位于大约100μm的范围内。

与在图1中所示出的常规的晶闸管1相比，在根据本发明的短路半导体器件15中，通过例如将短路12的短路开口设计得比在图1中所示出的常规的晶闸管1明显更大，和/或者者短路12的密度被选择得相对于发射极结构17的发射极结构面积明显更高，也就是说，相邻的短路电路12相互间的间距被选择得比在常规的晶闸管1中明显更小，短路12的短路效果也可以通过有针对性的构造设计被非常强烈地提高。由此可以在根据本发明的短路半导体器件15中进一步减小以ka/cm²计的面积特定的浪涌电流(与常规的晶闸管1相反，在该常规的晶闸管中众所周知地浪涌电流总是被最大化)，以便在短路情况下可靠地确保在此处所描述的半导体本体16的合金化(durchlegierug)。

在半导体本体16中的以上述方式布置的两个p-n或n-p结产生在两个电压极性上阻断的短路半导体器件15。

在图2中所示出的短路半导体器件15与在图1中所示出的常规的晶闸管1之间的本质区别在于横向接通结构宽度或发射极结构宽度wsv与横向电极宽度wev的比率，该比在短路半导体器件15中明显小于1，并且可以将其选择为优选地小于1/2或甚至更小。

此外，从图2中可以获知，正面电极10和背面电极11分别借助于金属的正面接触盘18和表面接触盘19被导电地接触，尤其是被压力接触。接触盘18和19可以被设计为纯的钼盘或者由钼盘和铜盘的组合构成，其中，优选地，钼与半导体本体16的各自的电极10或11处于直接的接触中。接触盘18和19的厚度优选地位于1mm和5mm之间。

此外，在图2中可以看到短路半导体器件15的被设计为栅电极20的正面触发结构20，该正面触发结构与正面基极区域8导电地接触并且依赖于经由其栅极端子g输入给栅电极20的电接通信号可以被激活并且因此可以接通正面接通结构或发射极结构17，该正面接通结构或发射极结构经由正面基极区域8以电的方式与栅电极20有效连接。在接通该接通结构或发射极结构17之后，该接通结构或发射极结构一次性地在正面电极10和背面电极11之间建立永久的、不可逆的、导电的、低电阻的连接。栅电极20在运作中经由借助于弹簧作用被压紧的导电的金属线(没有示出)被接触。

如在更上面已经提到并且在图2中可以看到的那样，在金属化层10的径向的、面向中心13的内侧面处，发射极结构17突出稍微超过该金属化层。这一点在此处是必要的，以便不使发射极结构17短路。在这样的短路的情况下，经由触发结构或栅电极20输入的接通信号的电流可以直接地从该触发结构或栅电极20流到电极10，然而这可能至少部分地不利地影响接通结构或发射极结构17的所期望的功能。

此外，短路半导体器件15在运作中一般地都被容纳在被构造为外壳的气密密封的陶瓷封装盒(没有示出)中。为了输入外部的电的接通信号或栅极信号，在陶瓷封装盒中安装了金属管，该金属管经由用于耦合外部的接通信号的金属线与金属化层的栅极区域20相连接。陶瓷外壳此外具有两个铜接触压模，这两个铜接触压模在短路半导体器件15的两侧上直接地安放在正面电极10或背面电极11的接触盘18或19上。这个位于陶瓷封装盒中的短路半导体器件15与外部的电连接是通过相应的机械的压力结合来进行的，该机械的压力结合以足够的表面压力将两个铜接触压模挤压在一起，同时为了借助于接通信号进行控制，在封装盒外部通过合适的插塞连接或者固定的焊接将位于陶瓷封装盒中的金属管与电线相连接。

现在，根据本发明的短路半导体器件15的主要功能在于，在具有足够的电流大小的接通信号或栅极信号的一个唯一的脉冲的情况下，位于栅电极20附近中的n型掺杂的正面发射极结构17接通并且半导体本体16通过流过电极端子ev和er的故障电流被这样地破坏掉，即使得在半导体本体16的被初始触发的区域的环境中形成熔化层或合金化21，该熔化层或合金化21的大小或径向/横向的延伸范围等等也取决于在端子ev和er之间流动的短路电流的大小。在熔体冷却之后形成金属区域，该金属区域由半导体主体16的被熔化的硅以及接触盘18或19的金属组成，并且在两个主端子ev和er之间提供永久可靠导电的、低电阻的电连接(短路)。熔化电流的大小通过根据要永久吸收的短路电流来设计的用于n型掺杂的正面发射极结构17的最大面积来确定，其中，力求将尽可能小的比率wsv/wev用于小的熔化电流并且金属接触盘18或正面电极10的横向宽度wev根据短路电流的大小被这样地确定，即使得被击穿的区域21的空间上的延伸范围不会达到短路半导体器件15的外部边缘区域中。为了进一步也避免由可能的过电压引起的边缘故障，可以将确定短路半导体器件15的阻断能力的n型掺杂的内部区域7的厚度wn选择为几乎任意地大，其中，附加地使内部区域7的比率电阻与所期望的阻断能力的大小相应地相适配。

在发生故障的情况下，即在图2中所示出的短路器件15中，一次性地产生一个电接通信号，该电接通信号经由通到栅极端子g的电输入线被提供到在半导体本体16的中心13处的栅电极20上。由此，半导体本体16的n-p-n-p结构被触发或被接通，随后在正面电极10和背面电极11之间发生电流流动，该电流流动导致在半导体本体16的引导电流的区域中的熔化层21。在此之后，短路半导体器件15处于永久的、不可逆的、低电阻的引导电流的状态下。

相对于在图1中所示出的常规的晶闸管1的n型掺杂的阴极侧发射极9，n型掺杂的正面发射极结构17的载流能力被非常强烈地限制，因为载流能力是通过n型掺杂的正面发射极结构17的横向发射极结构宽度wsv与通过金属化层或正面电极10和接触盘18接触的表面的总宽度wev的比率来确定的。

n型掺杂的正面发射极结构17靠近半导体本体16的中心13的位置将被击穿的区域21保持在初始触发的附近中并且防止等离子体离开半导体本体16的通过正面电极10和接触盘18接触的区域并且可以进入到径向外部边缘区域中。因此，在图2中所示出的短路半导体器件15的示例性实施例的结构确保合金化21总是保留在被电极10和接触盘18覆盖的区域内，也就是说保留在电极宽度wev内。

图3示出了根据本发明的具有指状的接通结构23的短路半导体器件22的另一个示例性实施例的俯视图。在图3中可以看到正面电极24，该正面电极被施加到具有根据本发明的结构的半导体本体25的正面上。在短路半导体器件22的中心13上，被设计为触发结构的栅电极26被施加到半导体本体25上，如在图3中可以看出的那样，该栅电极与正面电极24在径向上间隔开。如从图3中进一步可以看出的那样，在所示出的短路半导体器件22中的栅电极26具有四个触发结构指状件或栅指状件27，该触发结构指状件或栅指状件从栅电极26的其余部分，也就是说从中心区域，沿径向向外延伸。正面电极24具有与栅指状件27相对应的空隙，使得栅指状件27可以在与电极24相距一定间隔下径向向外地延伸。与电极24的空隙相对应地，被电极24电接触的、位于电极24的下方的并且被电极24至少部分地覆盖的、被嵌入半导体本体25中的接通结构23，该接通结构在这里是发射极结构，也具有遵循电极空隙的轮廓的走向。

发射极结构23及其走向在图3中通过电极空隙的宽粗地绘制的轮廓线表示。因此，横向发射极结构宽度wsv明显地基本上对应于在图3中所绘制的轮廓线的宽度。在横截面上来看，发射极结构23可以例如类似于来自图2中的发射极结构17地进行构造并且也具有短路12。但是这一点并且非是绝对必要的。

在图3中可以看出，发射极结构23在横向方向r上具有四个接通结构指状件28，该接通结构指状件从发射极结构23的靠近中心的其余部分，也就是说从发射极结构23的靠近中心的区域，沿着径向向外延伸。在图3中所示出的短路半导体器件22的示例性实施例中，接通结构或发射极结构23线形地、遵循电极空隙的轮廓地进行构造。这样的线形的接通结构23可以优选地具有大约500μm的横向结构宽度wsv(参见图2)。因此，在图3中所示出的接通结构或发射极结构23被部分地设计成在圆周向上闭合的环形结构和部分地被设计成在圆周向上闭合的多边形结构(发射极指状件28)，该多边形结构从所述环形结构沿径向向外延伸。

应当理解的是，接通结构23的指状化和触发结构26的相应的指状化，在这里是栅电极26的相应的指状化，当然可以采取许多其他可想到的实施例。因此，接通结构指状件28或触发结构指状件27的数量不限于在图3中所示出的数量四个。可以存在更多的指状件或者也可以存在更少的指状件。指状件28或27的走向也不限于在图3中所示出的示例性实施例的直线的走向。该走向例如也可以是弯曲的。此外，可以想到的是，从每个指状件28或27还可以附加地有一个或多个分支的指状件部段延伸离开每个在图3中所示出的指状件28或27并且因此形成一个或多个被分支的指状件。

从图3中的图示中可以看出，触发结构26具有对应于，也就是说遵循接通结构指状件28的形状或轮廓的触发结构指状件27。由于在指状化的接通结构23的整个走向上在触发结构26与接通结构23之间形成的均匀的间隔，在这里特别地在横向方向上，该实施例确保了触发结构26在接通结构23上的均匀的电效应。

指状化的接通结构23具有的主要的优点在于，短路半导体器件22的被接通的或者说被触发的区域可以分布在更大的范围上。接通结构指状件28从接通结构23的靠近中心的其余部分的横向延伸范围，也就是说，接通结构的径向指状件长度lsf在这种情况下优选地被选择为小于wev/2。在短路半导体器件22的在此处所示出的示例性实施例中，这一点同样适用于触发结构指状件27的径向的指状件长度。这种措施有助于一方面将熔化区域21(参见图2)与半导体本体22的中心13保持远离并且由此与栅电极26保持远离并且另一方面也足够远地离开短路半导体器件22的径向外边缘。由于在图3中所示出的短路半导体器件22的示例性实施例中的中央区域13没有被电极24接触或者说覆盖并且因此也没有被厚的接触盘18(图2)接触或者说覆盖，因此在中心13处的等离子体可以被引导到通往栅极端子g的电引入线上并且被引导到在陶瓷封装盒(没有示出)中的金属管上，并且在那里破坏该封装盒。这种情况通过在短路半导体器件22的在图3中所示出的示例性实施例被可靠地防止，因为合金化21(图2)在发生短路的情况下总是在发射极结构23的由电极24覆盖的区域内被触发。

图4示出了通过根据本发明的短路半导体器件29的另一个示例性实施例的垂直截面图，该短路半导体器件具有两个接通结构30和31以及触发结构20(栅电极)。如从图4中可以获知的那样，在半导体本体32中的短路半导体器件29具有n型掺杂的正面接通结构或发射极结构30，与横向正面电极宽度wev相比，该发射极结构的横向发射极结构宽度wsv被选择得比在来自图2中的短路半导体器件15中的明显更小。同样地，在图4中可以看出，在该示例性实施例中，发射极结构30没有如在图2中所示出的那样的短路12。接通结构或发射极结构30可以被设计为在圆周向上闭合的环形结构和/或者多边形结构，该环形结构和/或者多边形结构在一定的径向间距下围住触发结构20。同样地，发射极结构30在电极10的径向的、面向中心13的内侧面处突出稍微超过电极10，如这一点已经在结合在图2中的发射极结构17下所描述的那样。

另外，除了通过栅电极20形成的、被布置在半导体本体32的中心13处的触发结构20之外，半导体本体32还具有呈击穿结构31形式的第二接通结构31，该第二接通结构在该示例性实施例中被设计为在圆周向上闭合的、环形的bod结构。借助于击穿结构31，短路半导体器件29同样可以依据施加在电极端子ev和er上的工作电压被接通，在所示出的示例性实施例中是在相对于正面电极10施加到在背面电极11上的负的极性的情况下。击穿结构此外用于在出现不可预见的、在电极端子ev和er上施加的过电压的情况下额外地防止在短路半导体器件29的径向外部的边缘区域中的阻断故障。

如从图4中可以看出的那样，击穿结构31位于半导体本体32的与正面发射极结构30相对置的一侧上并且因此是短路半导体器件29的背面接通结构31。在这种情况下，这样地设置该击穿结构31的击穿电压的大小，即它恰好在其布置的位置处具有整个半导体本体32的其最低值并且因此也防止了在半导体本体32的外部边缘区域中的击穿。在图4中用附图标记33标识的区域中的pn结的曲率半径，也就是说它的几何曲率，与比电阻以及击穿结构31的直径di(内径)与da(外径)的比率一起，以本身已知的方式确定击穿电压的大小，如例如在de4215378c1中对此进行描述的那样。在阻断方向ur上(在背面电极端子er上为负的极性)出现的过电压的情况下，在区域33中，自一定的电压起，发生在主端子ev和er之间流动的阻断电流的急剧增加。在这种情况下，电流密度达到如此高的值，以至于在两个主端子ev和er之间的端部处形成局部的熔化通道。npnp结构的阻断能力崩溃并且短路电流在bod结构31的区域中导致合金化。

由于在图4中所示出的短路半导体器件29的示例性实施例中的击穿结构31是背面接通结构，该背面接通结构被嵌入在背面基极区域6中，在该背面基极区域6上又施加有背面电极11，因此对于击穿结构31的横向背面接通结构宽度wsr与背面电极11的横向背面电极宽度wer的比率而言，同样要满足根据发明的条件wsr/wer＜1，在图4中所示出的短路半导体器件29中显然是这种情况。

如从图4中可以看出的那样，在基极区域6的这样的横向区域上确定击穿结构31的横向接通结构宽度wsr，即在该横向区域中，在该基极区域6和内部区域7之间形成的pn结的几何形状相对于其余的pn结的几何形状，也就是说，相对于在通过横向背面接通结构宽度wsr所确定的区域之外的pn结的几何形状，是被明显地改变的。在这种情况下，应特别地理解的是，仅当该改变确定无疑地不是归因于在基极区域6和内部区域7的制造中的受制造条件决定的公差偏差，而是目标导向的处理的结果时，才存在在本发明意义上的该pn结的被改变的几何形状。

在图4中所示出的短路半导体器件29的击穿结构31具有围绕半导体本体32的中心13的环形形状并且因此与中心13在径向上间隔开。特别地，在短路半导体器件29的在图4中所示出的示例性实施例中，击穿结构或背面接通结构31被正面电极10和背面电极11完全地覆盖。对击穿结构31的完全的正面和背面覆盖具有以下优点：由于在围绕在两侧被电极10和11覆盖的击穿结构31的区域中的合金化的局部的限制，因此可靠地防止了等离子体从半导体本体29中逸出。

然而，原则上也可以在半导体本体32的中心13上布置起着接通结构作用的击穿结构31，如例如同样在de4215378c1中进行描述的那样。在这种、在图4中没有示出的情况下，击穿结构31同样地不仅在半导体本体32的正面5上而且在它的背面4上都被各自的电极10和11所覆盖，以便实现关于等离子体逸出方面上的相同的效果，如在上面所描述的那样。换句话说，具有至少一个被布置在中心上的接通结构，特别是被设计为接通结构的击穿结构的短路半导体器件不需要在那里布置的触发结构，如例如在图4中所示出的具有栅极端子g的栅电极20。由于击穿结构31从施加到电极端子ev和er上的电压接中获取接通信号，因此可以省去额外的外部接通信号的输入。

在这一点上应该注意的是，在图4中作为bod结构所示出的击穿结构31也可以通过本身十分熟知的并且具有类似效果的任何其他的击穿结构来代替，只要该击穿结构作为接通结构被设计用于依赖于接通信号来启动相应的短路半导体器件的合金化，所述接通信号在被集成到半导体本体中的击穿结构的情况下总是隐式地由施加到外部电极10和11上的电压来产生。这样的其他的击穿结构例如是具有本身已知的du/dt保护的击穿结构或者是具有本身已知的反向恢复时间保护的击穿结构，该反向恢复时间保护具有局部增加的电荷载流子寿命。在下面将结合对图10和11的说明来进一步描述又另一个作为击穿结构31的替代方案的击穿结构。

图5示出了通过根据本发明的具有两个接通结构35、36和两个触发结构37、38的短路半导体器件的又另一个示例性实施例的垂直截面图。两个接通结构35和36分别被设计成n型掺杂的发射极结构，该发射极结构分别被嵌入在半导体本体39的正面基极区域8或背面基极区域6中。接通结构或发射极结构35、36可以被设计为在圆周向上闭合的环形结构和/或者多边形结构。如可以从图5中清楚地获知的那样，两个发射极结构35和36分别稍微突出超过各自的电极10或10的径向的、面对各自的中心13的内边缘。两个触发结构37和38分别被设计为栅电极37、38，该栅电极各具有正面的栅端子或背面的栅端子gv或gr，其中，正面的栅电极37以与正面基极区域8电接触的方式被布置在正面基极区域8的中心13上而栅电极38被布置在背面基极区域6的中心13上。在短路半导体器件34的在图5中所示出的示例性实施例中，两个接通结构35、36具有相同的横向接通结构宽度wsv或wsr，但是这并非是绝对必要的。在短路半导体器件34中，正面电极10和背面电极11的横向电极宽度wev和wer同样具有相同的大小，这同样并非是绝对必要的。因此，短路半导体器件34相对于垂直方向是完全对称地构造成的。横向电极宽度wev和wer明显大于相应的横向接通结构宽度wsv和wsr，因此条件wsv/wev<1和wsr/wer<1也适用于该短路半导体器件34。因此，短路半导体器件34不仅可以通过输入给正面栅极端子gv的电接通信号而且可以通过输入给背面栅极端子gr的电接通信号来接通。

图6示出了通过根据本发明的具有一个接通结构41和一个触发结构42的短路半导体器件的又另一个示例性实施例的垂直截面图。在半导体本体43中，接通结构41作为具有短路12的n型掺杂的正面发射极结构41被嵌入到正面基极区域8中。在该示例性实施例中，触发结构42被设计为在正面基极区域8的中心13处的光敏感的区域42。在这种情况下，从外部输入给触发结构或光敏感的区域42的接通信号是光学接通信号44。接通结构或发射极结构41可以被设计为在圆周向上闭合的环形结构和/或者多边形结构并且如在图6中可以看到的那样，可以稍微突出超过电极10的径向的、面对中心13的内边缘。适合作为用于产生光信号44的光源是激光器，或者特别优选地是成本有利的led。

如从图6中可以获知的那样，在被布置在中心13处的光敏感的区域42之后以沿径向向外延伸的方式连接有一个放大栅极结构ag，该放大栅极结构ag在功能上与光敏感的区域42相耦合并且在此处是多级的。被布置在中心13处的光敏感的区域42被分配给第一ag级(在径向上最内侧的ag级)并且被布置在该第一ag级内，该光敏感的区域42没有金属化层，从而光信号44可以穿透到半导体本体43的硅中。由于在此处光信号44被耦合，因此第一ag级也被称为光栅极42，第一ag级的直径具有在大约1-2mm的范围内的值。由于与栅电极相比尺寸非常小的尺寸，光栅极42通过被集成在p型掺杂的正面基极区域8中的限流电阻r来保护，避免在短路半导体器件40被接通时受到破坏，所述限流电阻也如在常规的可光触发的晶闸管(ltt)中被实现的那样。如果没有该电阻r，那么就会存在这样的危险，即短路半导体器件40不是在被正面电极10和接触该正面电极的接触盘18所覆盖的n型掺杂的正面发射极结构41的区域内被破坏，而是在光栅极42中的非被接触的区域内被破坏，在短路半导体器件40发生短路的情况下，这可能在那里导致等离子体逸出。因此，限流电阻r确保了在通过光信号44触发的接通情况下(在半导体器件40的短路情况下)，在未被接触盘18接触的、在触发结构42和接通结构41之间的区域发生故障或被破坏之前，接通结构41，在这里是发射极结构41，始终被接通。

也可以想到一种短路半导体器件(没有示出)，该短路半导体器件不仅可以以电的方式控制，而且可以光学的方式控制，也就是说可以接通。与此相应地，该短路半导体器件将具有两个并联连接的触发结构，即不仅具有栅电极而且具有光敏感的区域。这样的结构例如在de102004025082b4中更详细地进行了描述。在这种情况下，所述光栅极，与短路半导体器件40的光栅极42一样，位于相应的半导体本体的中心13处并且也通过连接在上游的限流电阻r，如在图6中所示出的那样，来保护而免受过高的浪涌电流的影响。在这种情况下，用于接通信号的电连接的栅极端子接触被金属化层的环，该被金属化层的环在径向上位于电阻r的外部并且围绕所述光栅极。

关于在图6中的短路半导体器件40的图示，还应当指出的是，代替外部输入的接通信号，例如代替在图6中所示出的光接通信号44，一个如本文中已经描述的击穿结构(没有示出)作为触发结构同样可以布置在靠近中心的第一ag级的区域中，其中，所述击穿结构，如在本文中已经在不同地方进行了说明的那样，例如被设计成bod结构和/或者被设计成具有du/dt保护的击穿结构和/或者被设计成具有反向恢复时间保护的击穿结构，该反向恢复时间保护具有电荷载流子寿命的局部增加。在这种情况下，这种短路半导体器件的合金化将通过达到或超过为提供的击穿结构所确定的击穿电压来触发，所述击穿电压直接地取决于施加在外部电极10和11上的电压，其中，在这种情况下的击穿结构的雪崩电流控制，也就是说接通一个或多个形成ag结构的放大栅极ag，该放大栅极ag然后又接通所述接通结构，例如发射极结构，以便最终启动短路半导体器件的合金化，该短路半导体器件的合金化在根据本发明的短路半导体器件中总是在接通结构的被各自的电极10或11所覆盖的区域中进行。应当注意的是，被靠近中心布置的、在径向上位于第一ag级的内部中的击穿结构在这种情况下没有被相应的主电极，也就是说电极10或11(所述电极10或11被施加到包含击穿结构的基极区域上)以及与该电极接触的接触盘18或19所覆盖，因为ag结构沿着径向方向r被布置在击穿结构和主电极10或11之间。

在这一点上应该注意的是，在图6中所示出的放大栅极结构ag可以单独地与在本文中所描述的所有触发结构进行组合，或者也可以与两个或更多个不同类型的触发结构进行组合。如在图6中所示出的那样，ag结构可以仅具有一个唯一的ag级或者也可以具有多个ag级。但是，ag级的设置并非是绝对必要的。因此，例如在确保功率足够强的接通信号的情况下，可以省去放大接通信号的ag结构，如例如在向被设计成触发结构的光敏感的区域输入的光接通信号的情况下，该光接通信号具有大于或等于大约1000mw的光功率。

图7示出了通过根据本发明的具有两个接通结构30和和46以及两个触发结构20和47的短路半导体器件45的另一个示例性实施例的垂直截面图。在半导体本体48中，背面接通结构46作为具有短路12和横向背面接通结构宽度wsr的n型掺杂的发射极结构46在与背面4相邻近地被嵌入到背面基极区域6中并且被背面电极11导电地接触并且被完全地覆盖。接通结构或发射极结构46可以被设计为在圆周向上闭合的环形结构和/或者多边形结构。在接通结构46的同一个横向区域中，但是在垂直方向v上与接通结构错开地，布置有被设计成击穿结构，例如被设计成bod结构的背面的触发结构47。如已经在结合图4下进行了描述的那样，当到达或超过为击穿结构47所确定的击穿电压时，该击穿电压直接地取决于施加到外部电极10和11上的、用作接通信号的电压，在区域33中就出现陡峭的、局部限制的电流增加，该电流增加在图7中所示出的短路半导体器件45的示例中被用于接通使用背面发射极结构46，由此最终短路半导体器件45的合金化被启动。相对于在图4中所示出的、被设计成击穿结构的接通结构31，在该接通结构中，从用于合金化的击穿结构31出发的熔化通道在局部上被很窄地限制，将发射极结构46设置为由击穿结构47接通的接通结构具有如下的优点：被合金化的区域被横向扩宽。由于熔化通道被横向扩宽，发射极结构46有助于使所述合金化“较柔软地”进行。此外，由于减小的线路电阻，在半导体本体48中的在横截面上较大的合金化区域允许以较小的线路损耗持久地传导较高的短路电流。

图8示出了通过根据本发明的具有两个接通结构31和50的短路半导体器件49的又另一个示例性实施例的垂直截面图。在半导体本体51中，在背面基极区域6和内部区域7之间布置有已经在图4中示出的作为背面接通结构的击穿结构31，并且在正面基极区域8和内部区域7之间布置有同样被设计成击穿结构的正面接通结构50。两个击穿结构31和50分别以示例性的方式被设计成在圆周向上闭合的、环形的bod结构。击穿结构50的内径di*和外径da*可以分别不同于击穿结构31的内径di和外径da。在这种情况下，击穿结构31和50可以被设计用于不同的击穿电压。然而，这并非是绝对必要的，因此两个击穿结构31和50也可以被相同地设计，并且因此可以为两个击穿结构规定相同的击穿电压。

由于击穿结构仅仅自根据击穿结构的特定的实施例所确定的具有一定的极性的击穿电压起才被击穿，因此，除了其它方面以外，在图8中所示出的短路半导体器件49的实施例具有的优点在于，借助于在半导体本体51中设置的两个击穿结构31和50，该两个击穿结构一个被分配给正面基极区域8和一个被分配给背面基极区域6，一旦相应的击穿结构31或50在超过其各自的击穿电压时被击穿，就可以不仅对于施加到主电极10和11上的具有第一极性的电压而且对于施加到主电极10和11上的具有与所述第一极性相反的第二极性的电压将短路半导体器件49合金化。

此外，在图8中可以看出，不仅正面电极10而且背面电极11都完全地覆盖各自的中心13，因为不必向短路半导体器件49输入附加的外部的接通信号。尽管在图8中示出了两个击穿结构31和50是与中心13间隔开地布置的，但是不言而喻的是，在这种情况下，一个或两个击穿结构31和50也可以被直接地布置在各自的中心13处，并且具有在这里已经说明的优点。

图9示出了通过根据本发明的具有两个接通结构46和53以及两个触发结构47和54的短路半导体器件52的又另一个示例性实施例的垂直截面图。在半导体本体55中从背面上嵌入了已经在图7示出的、被设计成发射极结构的接通结构46以及与该接通结构以电的方式有效连接的、背面的、被设计成击穿结构的触发结构47。从正面上，以类似的方式将被设计成n型掺杂的发射极结构的正面接通结构53嵌入到与正面5相邻近的正面基极区域8中并且被正面电极10电接触。正面发射极结构53被分配有正面触发结构54，该正面触发结构同样被设计为击穿结构，并且在击穿的情况下接通发射极结构53。正面发射极结构53与正面击穿结构54的组合的作用方式对应于背面发射极结构46与背面击穿结构47的组合，并且已经在结合图7的描述下进行了说明。两个接通结构或发射极结构46、53以及两个触发结构47、54可以分别被设计为在圆周向上闭合的环形结构和/或者多边形结构。

如在根据图8的短路半导体器件49的实施例中已经提到的那样，短路半导体器件52的接通结构和触发结构46、53、46、54也可以精确地居中地进行布置，也就是说布置在各自的中心13上。

图10示出了通过根据本发明的具有两个接通结构30和57以及一个触发结构20的短路半导体器件56的另一个示例性实施例的垂直截面图。在半导体本体58中，除了已经由图4已知的正面接通结构30以外，还嵌入了形式为击穿结构的又另一种设计结构的背面接通结构57。特别地，在图10中可以清楚地看到，背面接通结构57是局部受限制的，特别是在径向方向r上是局部受限制的，并且因此具有横向结构宽度wsr，该横向结构宽度明显小于所分配的背面电极11的横向电极宽度wer，如在本文中公开的所有横向接通结构宽度相对于根据本发明的短路半导体器件的各自的电极的相应的横向电极宽度的情况一样。

此外，从图10可以获知，背面基极区域6具有面对着背面4的、平坦的、与面对着内部区域7的区域相比被高度地p型掺杂的p⁺⁺区域。在对应于横向接通结构宽度wsr的一个横向部分中，将相对于n型掺杂的内部区域7被显著更高度地n型掺杂的n⁺⁺区域插入到背面基极区域6的通常为p型掺杂的区域中，该n⁺⁺区域在垂直方向v上一直延伸到内部区域7中。由于基极区域6的高掺杂的p⁺⁺区域将插入的n⁺⁺区域与被电极11接触的背面4间隔开，因此，半导体本体58的背面4(在该背面上施加有背面电极11)没有到达n⁺⁺区域。背面基极区域6的p⁺⁺区域的浓度被选择得高于使基极区域6的p区域中断的n⁺⁺区域的浓度，以防止在内部区域7和背面电极11之间的短路。

针对在图10中所示出的击穿结构57，也可以有针对性地设置一种击穿电压，例如通过选择被弱n型掺杂的内部区域7和/或者高掺杂的n⁺⁺区域和/或者p型掺杂的基极区域6的掺杂浓度，特别其高掺杂的、在朝着半导体本体58的背面4的方向上将击穿结构57间隔开的p⁺⁺区域的掺杂浓度，其中，击穿结构57的n⁺⁺区域和/或者基极区域6的p⁺⁺区域的浓度被选择得越高，那么击穿结构57的击穿电压降低。通过这种方式可以确定在直至半导体本体58的最大可能的阻断能力的、远低于10v的范围内的击穿电压。

图11在视图(a)、(b)和(c)中分别示出了通过来自图10的短路半导体器件56的、沿着在那里所示出的浓度分布线na、nb或nc的浓度分布。因此，在图11a中示出了沿着在图10中所示出的分布线na的浓度分布，在图11b中示出了沿着分布线nb的浓度分布以及在图11c中示出了沿着分布线nc的浓度分布。显示的路线nc。在图11a、11b和11c的各自的浓度分布中，在相应的横坐标上分别绘制了各自的掺杂剂的以μm为单位的渗入深度x。纵坐标分别示出了各自的掺杂剂的每cm^-3的浓度n。

在图11a中示出了沿着在图10中所示出的分布线na的浓度分布，该浓度分布从半导体本体58的正面5延伸穿过正面接通结构或发射极结构30和正面基极区域8直到进入内部区域7中。在图11a中，从x＝0开始，可以看到浅平的轮廓分布，也就是说具有小的渗入深度(在这里小于大约20μm)的分布，例如以点状曲线形式表示的、用磷掺杂的、高浓度(直至大约1e20cm^-3)的n⁺⁺发射极结构30。接下来的是以实曲线形式表示的、例如用硼掺杂的p-基极区域8的浓度分布的逐渐增大的渗入深度x(从大约20μm到大约40μm)。在图10中所示出的短路半导体器件56中，基极区域8的用硼掺杂的第一p区域的上游还施加了基极区域8的用铝(al)掺杂的具有显著较小浓度(例如在大约1e13至大约1e15cm^-3之间)的第二p区域，如可以从图11a的浓度分布中借助于虚曲线看到的那样。然而，在基极区域8中的这种al轮廓并非是绝对必要的。接着基极区域8之后，在图11a的浓度分布中，以进一步增加的渗入深度x(在这里从大约100μm开始)，是被弱n型掺杂的内部区域7的分布，该分布具有基本上恒定的浓度(在这里为大约1e13cm^-3)。

在图11b中示出了沿着在图10中所示出的分布线nb的浓度分布，该浓度分布从半导体本体58的背面4延伸穿过背面基极区域6和背面接通结构或击穿结构57直到进入内部区域7中。在图11b中，从x＝0开始，首先可以看到基极区域6的用实曲线形式表示的、例如用硼掺杂的p⁺⁺区域的非常浅平的轮廓分布，其具有优选地大约5e18cm^-3的高浓度和优选地大约5至20μm的渗入深度。接下来的是，以逐渐增加的渗入深度x的方式，例如用硼或砷掺杂的n⁺⁺接通结构或击穿结构57的浓度分布，该浓度分布在图11b中被作为点状曲线示出。在图11b中可以清楚地看到，高掺杂的n⁺⁺击穿结构57的浓度n明显低于基极区域6的从背面在上游施加的p⁺⁺区域的浓度n。击穿结构57的浓度分布随着渗入深度x的进一步增加而转变到被弱n型掺杂的内部区域7的分布中。

在图11c中示出了沿着在图10中所示出的分布线nc的浓度分布，该浓度分布从半导体本体58的背面4延伸穿过背面基极区域6直到进入内部区域7中。在图11c中，从x＝0开始，首先可以看到基极区域6的、用实曲线形式表示的、在这里用硼掺杂的p⁺⁺区域的非常浅平的轮廓分布，其具有优选地大约5e18cm^-3的高浓度和优选地大约5至20μm的渗入深度。接下来的是，以逐渐增加的渗入深度x的方式，剩余的p型掺杂的基极区域6的浓度分布，该浓度分布具有明显较低的浓度n(此处为小于1e16cm^-3)，该浓度分布在图11c中被作为点状曲线示出。与正面基极区域8(参见图11a)一样，背面基极区域6也还具有基极区域6的一个在内部区域7的方向上在上游施加的、例如用铝al弱掺杂的p区域，该p区域具有大约1e15cm^-3的浓度直至大约100μm的渗入深度x，如在图11c中借助于虚曲线所示出的那样。然而，基极区域6的这种al掺杂的p区域并非是绝对必要的。如在图11b中所示出的那样，在接着基极区域6的该区域之后再次是弱n型掺杂的内部区域7。

特别优选的是，正面基极区域8和/或者背面基极区域6在图10中所给出的浓度分布线na和nc的区域中被配置至少50μm，例如大约100μm的渗入深度或厚度，如这一点也可以在图11a和11c中看到的那样。

如在上面针对图10的描述已经提到的那样，击穿结构57在阻断方向上的可调节的击穿电压通过附加地引入的供电子原子的数量来确定，供电子原子形成在图10中所示出的n⁺⁺击穿结构57。该浓度越大，击穿电压就越低。也确定了在向n⁺⁺击穿结构57的过渡部处的p型掺杂的背面基极区域6的p⁺⁺区域的浓度的大小以及在向n⁺⁺击穿结构57的过渡部处的基极区域6的p⁺⁺轮廓的浓度的分布(参见图11b)也确定所述击穿电压：在从基极区域6的p⁺⁺区域到击穿结构57的n⁺⁺区域的过渡部处的浓度分布的梯度越平坦，在其他条件相同的情况下，那么阻断能力就越大。因此，例如在基极区域6的平坦的、高掺杂的p⁺⁺区域的向内扩散之后，可以通过p⁺⁺区域的驱入时间来调节击穿结构57的阻断能力，因为随着驱入时间的增加，在从基极区域6的p⁺⁺区域到击穿结构57的n⁺⁺区域的过渡部处的浓度梯度变得更平坦，这增大了击穿电压。因此，对于击穿结构57的非常小的击穿电压，必须产生基极区域6的非常浅平的(低渗入深度x)和非常高掺杂的p⁺⁺轮廓。例如，对于大约30v的假定的击穿电压，通过这种方式产生大约为5e16cm^-3的击穿结构57的n⁺⁺区域的平均浓度。

击穿结构57的阻断能力可以在宽的范围内进行调节。然而，当浓度变得非常小并且接近被弱n型掺杂的内部区域7的浓度时，该被弱n型掺杂的内部区域例如对于高阻断的半导体器件来说可以具有小1e14cm^-3的浓度，该阻断能力就达到其极限。与此相反，如果击穿结构57的阻断能力与短路半导体器件56的最大可能的阻断能力(该最大可能的阻断能力是通过硅厚度wn和被弱掺杂的内部区域7的浓度n预先确定的)之间具有非常明显的不同，即如果该最大可能的阻断能力例如为小于100v，那么击穿结构57的击穿电压可以进行很好地调节，其中，因此如果短路半导体器件56的阻断能力与击穿结构57的阻断能力的比率位于大约50至大约100的范围内，那么短路半导体器件56的所要求的阻断能力将明显地高于1000v。

在图10中描述的击穿结构57可以以与其他的在这里描述的击穿结构相同的方式被作为在根据本发明的短路半导体器件中的接通结构和/或者触发结构来使用。短路半导体器件56的接通结构或击穿结构57可以被设计成在圆周向上闭合的环形结构和/或者多边形结构。

图12示出了通过根据本发明的具有两个接通结构30和57以及两个触发结构20和60的短路半导体器件59的另一个示例性实施例的垂直截面图。在半导体本体61中，除了在图10中所示出的短路半导体器件56的实施例之外，正面的、被设计为触发结构60的击穿结构在垂直方向v上被布置在被设计为栅电极20的正面触发结构20的下方。如可以从图12中获知的那样，触发结构60在结构上具有与背面接通结构57相同的构造。为了将击穿结构60嵌入到正面基极区域8中，如背面基极区域6那样，该正面基极区域8被划分为面向正面5的高掺杂的平坦的p⁺⁺区域和面向内部区域7的、通常的p区域，使得p⁺⁺区域在垂直方向v上被布置在栅电极20和击穿结构60的n⁺⁺区域之间。正面发射极结构30与正面5相邻近地被嵌入到正面基极区域8中，并且被正面电极10导电地接触。

相应地，在图12中所示出的短路半导体器件59中，正面接通结构30不仅可以通过从外部输入给栅极端子g的电接通信号来接通，而且也可以通过触发结构60来接通，如果施加到其上的、通过施加到主电极10和11上的电压预先确定的阻断电压超过针对击穿结构60所规定的击穿电压的话。在这种情况下，在击穿结构60处的击穿电流如此程度地升高，直到该击穿电流接通被嵌入到相同的基极区域8中的接通结构30为止，这最终导致短路半导体器件59的所期望的合金化。

在图12中所示出的、两个被布置在同一个基极区域(在这里是正面基极区域8)处或中的触发结构20和60的组合的情况下，应当理解的是，与这两个触发结构20和60相配设的并且连接在下游的接通结构(在这里是发射极结构30)的触发敏感性或接通敏感性是与可由触发结构20或60提供的接通电流相适配的，其中，可由触发结构提供的最小的接通电流是决定性的。换句话说，在图12中所示出的示例中，由于存在被设计为击穿结构60的触发结构，该触发结构30通常仅仅提供在ma范围内的接通电流，接通结构30针对在明显小于1a的范围内的，优选地大约50ma的最小接通电流进行设计，从该最小接通电流开始，接通结构30可靠地接通，以便由击穿结构60在击穿情况下产生的阻断电流可以可靠地由击穿结构60接通该接通结构30，而在此过程中本身不会在被破坏。即，如果接通结构30的触发灵敏度或接通灵敏度被选择得过高，那么可能发生这种情况。然后，尽管可以通过外部的、经由栅电极20输入的在大约1a的范围内的接通信号对发射极结构30进行触发，但是被布置在栅电极20下方的击穿结构60将会在该过程中受到破坏，因为该击穿结构在通过栅电极20施加的1a的接通电流下将被过载。由于触发结构60不位于半导体本体61的由电极10和接触盘18覆盖的区域中，因此触发结构60的这种破坏可能导致在未被覆盖的中心13的区域中的等离子体逸出，但是这通过在图12中所示出的短路半导体器件59的示例性实施例中就其接通灵敏度而言上面描述的对接通结构30的设计被可靠地避免。

图13示出了根据本发明的短路半导体器件62的又另一个示例性实施例的局部俯视图，该短路半导体器件具有一个接通结构63和一个触发结构20，该接通结构具有在半导体本体的圆周方向u上敞开的接通结构段64。在图13的俯视图中，仅仅可以看到半导体本体的正面基极区域8。在图13的视图中没有示出正面电极10，而是仅仅示出它的径向内边缘65，以便能够看到被布置在电极10的下方的、被设计为发射极结构的接通结构63。在图13中可以看出，在该示例性实施例中，发射极结构63或发射极结构段64与触发结构或栅电极20之间具有在径向上的间距。如可以进一步看出的那样，在这种情况下，接通结构63在半导体本体的圆周方向u上没有被闭合，也就是说，在图13中所示出的短路半导体器件62的接通结构63不具有闭合的环形结构和/或者多边形结构。接通结构部段64具有横向发射极结构宽度wsv和在圆周方向u上延伸的圆周向上的发射极结构宽度wuv。圆周向上的发射极结构宽度wuv小于圆周向上的接通结构宽度，该圆周向上的接通结构宽度将对应于接通结构的闭合的环形结构和/或者多边形结构，并且因此对应于闭合的环形的和/或者多边形的接通结构的为360度的圆周角度。

在图13中所示出的短路半导体器件62的示例性实施例中，用于接通接通结构63的接通电流被规定在大约2a的范围内，优选地在大约1a和大约5a之间。wsv现在可以被选择得如此大，使得接通结构63在工艺技术方面不会引起任何问题，也就是说，可以以足够的宽度wsv来实现。如果将wsv选择得过小，那么存在以下问题：在径向上内部的电极边缘65不再可靠地且不再足够精确地覆盖在此处被高度n型掺杂的发射极结构64，其中，在圆周向上的结构宽度wuv在这种情况下是不太关键的。借助于在图13中所示出的示例性实施例中，由于与闭合的环形结构和/或者多边形结构相比，尺寸wsv和wuv相对是较小的，因此可以以特别有利的方式实现相对较小的熔化电流，其中，用于接通接通结构63所需要的接通电流可以在具有在本文中已经描述的优点下采取在大约1a至大约5a的范围内的相当大的值。

应当理解的是，如在图13中所示出的短路半导体器件62也可以具有一个以上的接通结构63，该接通结构然后在半导体本体的圆周方向u上被分布地进行布置，优选地彼此间具有等距的间距，以便在具有本文中已经描述的优点下实现这种短路半导体器件的在圆周向上基本上对称的结构。

图14示出了根据本发明的短路半导体器件66的又另一个示例性实施例的局部俯视图，该短路半导体器件具有一个接通结构63和一个触发结构20，该接通结构63具有已经在图13中示出的至少一个接通结构段64。在图14的视图中没有示出正面电极10，而是仅仅示出了其径向内边缘65，以便能够看到被布置在电极10下方的并且被设计为发射极结构的接通结构63。

如从图14中可以看出的那样，在短路半导体器件66中，在p型掺杂的正面基极区域8中嵌入有接通结构63，与通常被p型掺杂的基极区域范围相比显著较低的p型掺杂的p^--部分67被设置在该p型掺杂的正面基极区域8中，该p^--部分67相对于基极区域8的其余部分具有明显更高的电阻。在渗入深度优选地为大约60至120μm的情况下，该电阻部分67的掺杂剂浓度优选地为大约1e15cm^-3至大约1e16cm^-3。该电阻部分67具有与接通结构段64相对置的贯通通道68，该贯通通道由基极区域8的被通常掺杂的剩余的p区域形成，并且接通结构段64直接地经由基极区域8的该p区域以电的方式耦联到触发结构或栅电极20上。

通过在图14中所示出的短路半导体器件66的实施例达到，一方面能够通过接通结构63的段状的设计构造实现非常小的、导致合金化的熔化电流，例如也与在图13中所示出的短路半导体器件62的情况一样，并且另一方面从触发结构20朝向接通结构63流动的接通电流被有针对性地引导到接通结构段64上，以便在需要的情况下将该接通结构段接通以启动合金化。由此可以实现短路半导体器件66的有针对性的设计，与在图13中所示出的短路半导体器件62中的情况不同，该设计具有位于ma范围内，例如为大约150ma的接通电流。

顺便提及一下，通道68可以采取不同的形状，例如也可以是梯形形状，在梯形形状的情况下通道68从触发结构20开始朝着接通结构段64的方向上逐渐被窄，以便实现将通过该通道68流动的接通电流更加有针对性地引导到接通结构段64上并且因此将从接通结构段64旁流过的接通电流保持得尽可能的小。

图15示出了沿着在图14中所示出的剖面线x-x通过在图14中所示出的短路半导体器件66的垂直截面图。可以看出，在半导体本体69中，特别是在正面p型掺杂的基极区域8中，p^--电阻部分67横向地在触发结构或栅电极20与正面电极10的内边缘65之间延伸。在垂直截面图x-x中看不到接通结构段64。

图16示出了根据本发明的短路半导体器件70的又另一个示例性实施例的局部俯视图，该短路半导体器件70基本上对应于在图14中所示出的短路半导体器件66的示例性实施例，其中，在图16中的短路半导体器件70的接通结构段64经由被布置在通道68中的n型掺杂的(例如用磷掺杂的)区域条的形式的分流电阻器71以电的方式直接地与触发结构或栅电极20相连接。该分流电阻器71的宽度可以优选地设定为大约55μm。通过这种方式，与图14中的短路半导体器件66相比，用于接通该接通结构63所需要的接通电流可以再次有所提高，例如在相同的尺寸的其它情况下，可以提高到大约400ma，并且优选地在大约400ma至大约1000ma的范围内。

在图16中所示出的分流电阻器71的蛇形形状使得可以以期望的方式改变分流电阻器71的长度，以便由此在上面所述的范围内几乎任意地调节接通电流。可以将在图16中所示出的在通道68内的蛇形分流电阻器71的长度例如设置为来自在大约200μm左右的范围内的值，即例如大约150μm至大约250μm的范围内的值。

分流电阻器71借助于它的径向内端部以电的方式直接地与栅电极20接触。在图16中所示出的短路半导体器件70的情况下，分流电阻器71的相对置的径向外端部直接地通入到发射极结构段64中。

代替在图16中所示出的在贯通通道68中的布置，也可以将分流电阻器71放置在电阻部分67的上方。在这种情况下，分流电阻器71的径向外端部将以电的方式直接地与正面电极10接触，例如在电极边缘65处。

图17示出了根据本发明的短路半导体器件72的又另一个示例性实施例的局部俯视图，该短路半导体器件具有一个接通结构63和一个触发结构20，该接通结构具有在半导体本体的圆周方向u上敞开的接通结构段64。图17的视图基本上对应于图14的视图，不同的情况是，在图17中所示出的短路半导体器件72中，n型掺杂的电阻部分73被引入到p型掺杂的正面基极区域8中，该n型掺杂的电阻部分73也被称为收缩电阻器73。

图18示出了沿着在图17中所示出的剖面线y-y通过在图17中所示出的短路半导体器件72的垂直截面图。在该视图中可以看出，电阻部分73通过收缩电阻器形成，该收缩电阻器作为被引入到半导体本体74中并且特别是从正面5引入到正面基极区域8中并且与正面5相邻近的n区域，显著地减小了在触发结构20和正面电极10之间的正面基极区域8的有效的导线横截面，其结果是，收缩电阻器73引起在基极区域8的该区域中的针对面积特定的电阻的增大。这种电阻增大的效果已经在上面针对图14至图16进行了描述。

应当理解的是，在结合图13至图18下描述的具有单个的接通结构段64的接通结构63的实施例，在与在触发结构20和接通结构段64之间的基极区域8中的局部的电阻增大的组合下，可以与所有其他的在本文中描述的接通结构和/或者触发结构任意地组合并且因此包含本发明的其他的、在附图中没有被示出的有利的实施例。因此，也可以例如设置两个在径向上彼此间隔开的、彼此间电绝缘的接通结构，例如至少一个如在图13至图18中所示出的接通结构段63，如，该接通结构段被在径向上更靠外部地布置的、环形和/或者多边形地闭合的、指状化的接通结构所围绕，该接通结构例如类似于在图3中所示出的接通结构。由此可以在具有在本文中已经描述了的优点下以有利的方式将在短路半导体器件接通之后产生的被合金化的区域在半导体本体的被正面电极和/或者背面电极覆盖的区域内沿着径向方向扩展。

在上面描述的根据本发明的短路半导体器件不限于在本文中公开的实施方式，而是还包括相同地起作用的其他的实施方式，这些实施方式从在本文中所描述的短路半导体器件的特征的在技术上有意义的其他的组合中产生。特别地，也可以想到与在示例性实施例中所示出的半导体本体的pnp结构相反的npn层序列。在这种情况下，弱n型掺杂的半导体内部区域由弱p型掺杂的内部区域组成，并且正面基极区域和背面基极区域分别由n型掺杂的层等等组成。在这种情况下，在本文中所描述的接通结构的导电类型也必须相应地反转。

在优选的实施方式中，根据本发明的短路半导体器件被作为接触防护或人员防护来使用以及用于设备保护。

附图标记列表：

1根据现有技术的晶闸管

2半导体本体

3中心轴线

4背面

5正面

6背面基极区域

7内部区域

8正面基极区域

9正面发射极

10正面电极

11背面电极

12短路

13正面中心和背面中心

14栅电极

15短路半导体器件

16半导体本体

17正面接通结构/发射极结构

18正面接触盘

19背面接触盘

20触发结构，栅电极

21合金化

22短路半导体器件

23指状化的接通结构/发射极结构

24正面电极

25半导体本体

26触发结构，栅电极

27触发结构指状件/栅指状件

2823的接通结构指状件

29短路半导体器件

30正面接通结构/发射极结构

31背面接通结构/击穿结构

32半导体本体

33临界曲率半径

34短路半导体器件

35正面接通结构/发射极结构

36背面接通结构/发射极结构

37正面触发结构/栅电极

38背面触发结构/栅电极

39半导体本体

40短路半导体器件

41正面接通结构/发射极结构

42正面触发结构/光敏感的区域/光栅极

43半导体本体

44光信号

45短路半导体器件

46背面接通结构/发射极结构

47背面触发结构/击穿结构

48半导体本体

49短路半导体器件

50正面接通结构/击穿结构

51半导体本体

52短路半导体器件

53正面接通结构/发射极结构

54正面触发结构/击穿结构

55半导体本体

56短路半导体器件

57背面接通结构/击穿结构

58半导体本体

59短路半导体器件

60正面触发结构/击穿结构

61半导体本体

62短路半导体器件

63正面接通结构/发射极结构

64接通结构段/发射极结构段

65径向内边缘

66短路半导体器件

67电阻部分

68贯通通道

69半导体本体

70短路半导体器件

71分流电阻器

72短路半导体器件

73电阻部分/收缩电阻器

74半导体本体

a阳极端子

al铝

ag放大栅极

dabod结构的外径

da*bod结构的外径

dibod结构的内径

di*bod结构的内径

ev正面电极端子

er背面电极端子

g栅极端子

gv正面栅极端子

gr背面栅极端子

k阴极端子

lsf接通结构的径向的指状件长度

n掺杂剂浓度

na浓度分布线(a)

nb浓度分布线(b)

nc浓度分布线(c)

r径向方向/横向方向

r限流电阻

u圆周方向

v垂直方向

x渗入深度

we1根据现有技术的横向电极宽度

wer横向背面电极宽度

wev横向正面电极宽度

wn内部区域的厚度

wn1根据现有技术的内部区域的厚度

ws1根据现有技术的横向发射极宽度

wsr横向背面接通结构宽度

wsv横向正面接通结构宽度

wuv圆周向上的正面接通结构宽度

x-x垂直截面图的剖面线

y-y垂直截面图的剖面线