[发明专利]一种垂直沟道恒流二极管

说明书

技术领域

本发明涉及到一种二极管，特别是涉及到一种垂直沟道恒流二极管。属于半导体技术领域。

背景技术

恒流源是电子设备中常用的一种装置，目前对恒定电流要求的场合一般采用电子元器件构成的电子线路来实现。这种方式虽然可以获得恒定电流，但结构复杂，体积大，可靠性难于保证。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种垂直沟道恒流二极管。既具有较低的启动电压和较快的反应速度，又具有较大的恒定电流值和耗散功率。以实现用恒流二极管直接驱动恒流负载和其他恒定电流应用的目的。

本发明的技术方案：一种垂直沟道恒流二极管，包括衬底，衬底上设有一层外延层，外延层上设有一组P+扩散区，在每个P+扩散区之间设有与负电极连接N+ 区，外延层的边缘设有绝缘层；衬底与正电极连接，外延层和P+扩散区与负电极连接。

前述的垂直沟道恒流二极管中，所述衬底是用高掺杂的P型半导体材料制成。

前述的垂直沟道恒流二极管中，所述外延层是用低掺杂的N型半导体材料制成。

前述的垂直沟道恒流二极管中，所述半导体材料为硅材料。

前述的垂直沟道恒流二极管中，所述P+扩散区是在外延层上扩散出的一块浓硼区域。

前述的垂直沟道恒流二极管中，所述N+ 区是在外延层上注入离子生成的离子注入区域。

前述的垂直沟道恒流二极管中，所述绝缘层采用二氧化硅绝缘材料制成。

与现有技术相比，本发明的是一种可获得不同恒定电流物理特性产品。可提供较大的正向恒定电流，具有恒电流启动电压低，高速，高反向电压的电物理特性。完全符合现有二极管正向恒流道通，反向截止的整流物理特性，而现有的恒流器件没有反向截止的特性。采用半导体PN结空间电荷区可控制的方法实现沟道电阻的自动调节。实现了用恒流二极管直接驱动恒流负载的目的。由于不需要通过电子线路就可为恒流负载提供大恒流源，简化了结构，缩小了体积，提高了可靠性。本发明的垂直沟道恒流二极管属于二端电子元器件，是电子信息设备普遍使用的基础元器件，同时也是电子电路理论的重要基础元素。半导体恒流二端器件的出现，对于传统的恒流源设计是一种变更和进步，它简化了电路的设计和电子产品的安装调试，电路理论在工程应用中得到补充。

附图说明

图1是本发明的结构示意图：

图2是本发明的原理图；

图3本发明的等效电路图； 

图4是本发明的特性曲线图。

附图中的标记为：1-负电极，2-绝缘层，3-外延层，4-衬底，5-正电极，6-P+扩散区，7-N+ 区，8-耗尽层，9-垂直沟道。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，但不作为对本发明的任何限制。

本发明的实施例：本发明的结构示意图如图1所示，本发明的一种垂直沟道恒流二极管，包括衬底4，衬底4上设有一层外延层3，外延层3上设有一组P区6，在每个P区6之间设有与负电极1连接N+ 区7，外延层3的边缘设有绝缘层2；衬底4与正电极5连接，外延层3和P区6与负电极1连接。所述衬底4是用高掺杂的P型半导体材料制成，称为P+ 硅衬底。所述外延层3是用低掺杂的N型半导体材料制成，称为N -外延层。所述半导体材料为硅材料。所述P区6是在外延层3上扩散出的一块浓硼区域，称为浓硼扩散的P+ 区。所述N+ 区7是在外延层3上注入离子生成的离子注入区域，称为离子注入的N+ 区。所述绝缘层2采用二氧化硅绝缘材料制成。

下面对本发明的工作过程及原理作进一步的说明如下：

如图2所示，本发明是在外延层3上扩散出多个P+扩散区6，在两个相邻P区之间根据PN结原理形成两个耗尽层8，在两个耗尽层8之间形成垂直沟道9，通过多个垂直沟道9并联结构的恒定电流叠加，实现大的恒定电流值。