[发明专利]功率器件、制备方法及使用其的节能电子照明电路

说明书

技术领域

本发明属于功率器件技术领域，具体涉及一种集成二极管和三极管的功率器件、该功率器件的制备方法以及使用该功率器件的节能电子照明电路。

背景技术

功率器件是一种常用的电子器件，其中，三极管是最常见的一种基本功率器件。图1所示为现有的三极管功率器件的基本结构和基本电路示意图，其中图1(a)为三极管功率器件的基本结构图，图1(b)为三极管功率器件的基本电路的示意图。如图1所示，以NPN型三极管进行示意图说明，其中，衬底基板上包括用于形成集电极(C)的N型掺杂的□区、用于形成发射极(E)的N型掺杂的III区、以及用于形成基极(B)的P型掺杂的II区；I区、II区和III区是在N/N+衬底<111>上采用多次扩散工艺(或离子注入工艺)形成两个相互关联的PN结从而形成三极管。集电极C设置在衬底基板的下面，发射极E和基极B设置在衬底基板的上面。图1(a)中仅示出了在部分衬底基板上的一个三极管，在实际应用中，衬底基板上可以形成多个三极管，从而实现衬底基板内多个三极管并联实现大功率应用。

三极管的基本工作原理是，当基极-发射极电压V_FBE大于器件的开启电压(通常硅器件为0.7V)时，晶体管的BE结(PN结)开始导通，电子由发射区注入到基区形成堆积，此时，如果在集电极基极之间加一个电压，集电极为正，基极为负，则在该电场作用下，堆积在基区的电子被加速移动到集电区，这样就形成从发射区到集电区的电子流，即从集电极到发射极的电流。通常地，基极的基区宽度影响该器件的电流放大系数β，也即影响电流放大能力。器件的基区宽度具体根据其用途不同通常设置为1μm宽到几十μm宽不等。

当这种三极管应用于节能电子照明电路时，通常需要在三极管的集电极和发射极之间反向并联一只二极管(D)、并在基极和发射极之间反向并联一只二极管。其典型应用电路如图2所示。

图2所示为现有技术的节能电子照明电路示意图。如图2所示，该电子照明电路包括电源电路模块110、启动回路模块120以及电子照明灯模块130。其中，其中回路模块120应用了两个如图1所示的三极管功率器件Q1、Q2。以Q1为例，其集电极和发射极之间反向并联了一个二极管D5，D5可以用于防止集电极和发射极之间的电压反向偏置损坏Q1；Q1的基极和发射极之间反向并联了一个二极管D9，D9可以改善电路启动性能并防止基极和发射极之间的电压反向偏置损坏Q1。因此，二极管D5和D9对三极管Q1具有保护作用，同样地，二极管D6和D10对三极管Q2也具有保护作用。

但是，图2所示节能电子照明电路使用图1所示的三极管时，其驱动回路120电路复杂，使用元器件较多，并且还需要使用脉冲变压器T1和触发二极管DB3，其中，脉冲变压器T1需要手工制作、一致性差，触发二极管DB3易损坏。因此，电路整体可靠性差。

有鉴于此，有必要提出一种新型的功率器件以提高节能电子照明电路的一致性、稳定性、可靠性，并降低成本。

发明内容

针对以上所描述的现有技术的问题，本发明提出一种新型的功率器件。

按照本发明的一个方面，提供一种集成二极管和三极管的功率器件，其包括第一电极(1)、第二电极(2)和第三电极(3)；所述功率器件的半导体衬底上设置有：

N型掺杂的第一区域(13)，

在所述第一区域中掺杂形成的P型掺杂的第二区域(31)和第三区域(33)，以及

分别在所述第二区域和第三区域中掺杂形成的N型掺杂的第四区域(51)和第五区域(53)；

其中，所述第一区域(13)、第二区域(31)和第四区域(51)用于形成第一三极管(Tr1)，所述第二区域(31)、第一区域(13)和第三区域(33)用于形成第二三极管(Tr2)，所述第三区域(33)和第一区域(13)用于形成第二二极管(D2)，所述第三区域(33)和第五区域(53)用于形成第一二极管(D1)；

并且，所述第一区域(13)电性连接至第一电极(1)，所述第二区域(31)和所述第五区域(53)均电性连接至第二电极(2)，所述第四区域(51)和所述第三区域(33)均电性连接至第三电极(3)。

按照本发明提供的功率器件，其中，所述第一区域、第二区域和第四区域分别用于形成所述第一三极管的集电极、基极和发射极，所述第二区域、第一区域和第三区域分别用于形成所述第二三极管的发射极、基极和集电极，所述第三区域、第一区域分别用于形成第二二极管的正极和负极，所述第三区域、第五区域分别用于形成所述第一二极管的正极和负极。