[发明专利]新型电压保护器件

说明书

技术领域

本发明涉及半导体领域，尤其涉及一种新型的电压保护半导体器件。

背景技术

近年来，随着国内电子节能灯的日趋普及，电压保护器件的用量逐渐增大。 电压保护器件主要是应用于电子节能灯、电子镇流器和其它无线电线路中，而 在电子节能灯、电子镇流器和其它无线电线路中，主要是使用双向触发二极管 作为电压保护器件。双向触发二极管的主要技术难点是使双向可控硅能够可靠 触发导通，即当双向触发二极管击穿时，流过的工作电流大于双向可控硅的门 极典型触发电流，根据可控硅门极典型触发电流的需求，一般是选用型号为 DB3的双向触发二极管。

DB3双向触发二极管是一种纵向五层半导体器件，是利用NPN双极晶体管 收集极-发射极反向击穿特性形成负阻现象实现双向触发的，具有低的反向漏 电流，较强的正向浪涌承受能力，较强的引线拉力承受能力等特性。如图1所 示为DB3双触发二极管的结构示意图，它是玻壳台面型结构，是一种纵向五层 半导体器件，现对其工作特性进行介绍如下：

DB3双触发二极管是利用NPN双极晶体管收集极-发射极反向穿通型击 穿特性形成负阻现象，来实现双向触发的。NPN晶体管在共发射极电路中，当 基极开路时(即基极电流I_b＝0)，若外加电压较小，收集极不发生雪崩倍增效 应；而当外加电压加大至约为收集极-发射极的反向击穿电压BV_CEO时，收集极 -发射极穿通型击穿，才会发生雪崩倍增效应，这个时候收集极反向偏压减小， 收集极的电流增大，当收集极反向减少至维持电压V_SUS时，收集极电流I_c突然变 大，出现了负阻现象，此时就能够实现双向触发，使双向可控硅能够可靠导通。

当收集极发生雪崩击穿，且BV_CEO＝V_B时，这里的V_B为收集极雪崩击穿电压， BV_CEO的最大值计算公式为：

BVCEO=BVCBO1+βom---(1)]]>

式(1)中BV_CBO为收集极雪崩倍增因子M趋于无穷大时，收集极上加的反 向偏压，β_o为大电流直流放大系数，m为常数，与收集极掺杂浓度和掺杂种类 有关，从式(1)可知，双触发二级管出现负阻现象的条件与m和β_o有关。DB3 双触发二极管的伏安特性曲线由图2所示，其电性能参数如下表1所示：

从上表可以看出，DB3电性能参数的一致性较好，其转折电压V_BO基本上在 30V左右，这样具有很好的一致性，可以应用在板级电源的保护中。但同时也 可以看出，以上器件由于完全依靠穿通型的击穿作用机制，在制作器件时，衬 底材料必须选择高阻，并且必须进行60微米以上的深结扩散。

以上所述的DB3双触发二极管的主要优点是具有较低的反向漏电流，较强 的正向浪涌承受能力。这种性能可以保证，当双向触发二极管击穿时，流过的 工作电流大于双向可控硅的门极典型触发电流，使双向可控硅能够可靠触发导 通。

而这种性能是利用NPN双极晶体管收集极-发射极反向击穿特性形成负 阻现象来实现的，要想形成负阻现象就必须使用P型低浓度掺杂衬底，N区采用 深扩散，使用的衬底也非常薄。