[发明专利]一种快速晶闸管

说明书

技术领域

本发明本涉及大功率半导体器件-电力晶闸管，具体涉及KK200A-KK1600A系列渐开线多指放大门极结构快速晶闸管。

背景技术

常规KK200A-KK1600A系列快速晶闸管存在门极控制开启时间长、di/dt和dv/dt耐量低、门极控制开启均匀性差、开启动态热对称性差、高温可靠性差、通态电流较低、通态压降较高等特点。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种快速晶闸管，从而显著改善快速晶闸管的门极控制开启时间、di/dt和dv/dt耐量、门极控制开启均匀性、开启动态热对称性、高温可靠性、通态电流和通态压降等性能。

为实现本发明的目的，本采用如下技术方案：

一种快速晶闸管：其特征在于：该器件结构制作在圆形导体基片上，放大门极设计成渐开线多指结构；该器件结构包括圆形中心门极，在沿径向距离圆形中心门极外缘一定距离处设有具有齿轮式放大门极内基圆、凸起式放大门极外基圆和渐开线式放大门极分指的渐开线多指放大门极，放大门极指数随器件规格升高而适当增加，在沿径向距离放大门极分指末端一定距离处设置以内圆和外圆为边界的边缘倒角Δ，在中心门极和渐开线多指放大门极以外的阴极面上以一定的密度和规则分布一定直径的圆形常规短路点。

作为优选，将KK200A-KK1600A系列快速晶闸管放大门极设计成渐开线多指结构，该器件结构原理：渐开线式放大门极分指铝层与中心放大门极相连，并且覆盖在有阴极短路点分布的N₂区域。渐开线式放大门极分指的主要作用是在有阴极短路点分布的N₂区域迅速建立等电位线，将辅助晶闸管的电流沿径向和侧向迅速分流，将分散的电流通过覆盖的短路点比较均匀地迅速注入主晶闸管的门极，并以渐开线式放大门极分指为基准，沿其法向在N₂区域下方的P₂区寄生横向分布电阻上产生横向压降和电场，经其他阴极短路电流如阴极，从而迅速而均匀的触发整个主晶闸管导通。对于整个有效阴极面各点分布更趋于均匀分布，死点少，增加了开启均匀性，电流更趋于均匀分布，增加了开启动态热对称性，温度分布均匀，利于散热，高温可靠性增加，全面积导通更彻底，压降更小，从而有助于提高采用该系列器件设计制作的整机系统的相关性能，同时不影响整机系统的成本，因此具有更加良好的市场前景、有利于明显提高该系列器件及其相关整机系统产品的经济司和社会效益。

一种快速晶闸管，包括主晶闸管和集成在主晶闸管内的辅助晶闸管，两个晶闸管拥有共同的阳极，而辅助晶闸管的阴极经一电阻与主晶闸管的门极相连。辅助晶闸管N₂₀区上的阴极铝层和P₂区短路。当晶闸管处于阻断态、阳极和阴极之间施加足够高的电压，且门极施加足够大的电流L_G时，辅助晶闸管首先开通。辅助晶闸管开通后，其阴极k的电位迅速提高到接近阳极电位，即k-K之间具有接近主晶闸管阳极-阴极之间的电势差，流过导通的辅助晶闸管的阳极电流便成为主晶闸管的触发电流，因而具有很强的驱动能力，流经N₂₁区下方的P₂区横向寄生电阻R_P2和短路点时迅速引入较高的横向压降和电场，从而致使主晶闸管迅速开通。流经辅助晶闸管的电流进入主晶闸管的门极而起到了中心放大门极电流作用，故称为中心放大门极。P₂区横向寄生电阻R_P2限制了辅助晶闸管过载，所以不会烧毁。

本发明将KK200A-KK1600A系列快速晶闸管放大门极设计成渐开线多指结构，能够有效改善快速晶闸管的门极控制开启时间、di/dt和dv/dt耐量、门极控制开启均匀性、开启动态热对称性、高温可靠性、通态电流和通态压降等性能，从而有助于提高采用该系列器件设计制作的整机系统的相关性能，同时不影响整机系统的成本，因此具有更加良好的市场前景、有利于明显提高该系列器件及其相关整机系统产品的经济效益和社会效益。

附图说明

图1是本发明的结构示意图

图2是本发明的中心放大门极辅助开启原理示意图

具体实施方式

下面结构附图进一步说明：