[发明专利]一种半导体雷击保护装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种雷击保护装置，尤其是涉及一种利用半导体所开发制造并可耐大电流冲击的半导体保护装置。

背景技术

自半导体组件发明以来，诸如雷击、EMC等大电流或电磁干扰便不断的危及人类所设计的电路、通讯等设备。为了解决这方面的问题，变阻器、陶瓷器件、气体放电管等组件相继问世，然而因为这些组件先天材质与设计问题，无论信赖性（可靠度）或是电性参数集中度，都没有传统半导体组件来的稳定，并且每承受一次雷击冲击波后组件特性都会开始退化。此外，这些组件在遭受高电流冲击波下常会使组件短路，或者在瞬间使电压突然的上升至后段电路不可承受的区域。

现有技术的半导体制程所设计的雷击防护组件或雷击保护器，亦皆无法有效的存活于高电流密度环境或极短促的瞬间大电流雷击冲击波之下。而针对此重大缺陷，现有技术的雷击防护组件或雷击保护器的解决办法，皆是以藉由串接气体放电管或陶瓷器件的方法来达成的，然而，由于上述的气体放电管或陶瓷器件等组件皆有可靠度以及在冲击电流下电压会产生急速波动的问题，使保护效果大打折扣，甚至无法保护昂贵的设备，造成很多不必要的损失。

传统的PN二极管可以用来做为防护突波或ESD(静电干扰)。原理为PN二极管接受突波时，组件电性会进入崩溃区，进而宣泄能量，设计组件的封装或者PN二极管的大小端依需要宣泄的能量而定。但在固定面积下，随着宣泄的能量上升，电压也会持续上升，伴随着组件产生的高热能，造成热击穿(thermal run away)的现象。因此在大电流冲击下，传统的PN二极管设计概念已经不可采用。

随着时代的发展，科学家后续发明的晶闸管(THYRISTOR) 确实能有效承受高电流冲击波，然而碍于启动时间过长，并不适用于承受在极短暂时间内的高电流密度冲击波。

因此，目前迫切需要一种具有高信赖性、高稳定性、于突波冲击下仍可稳定住电压，并可于极短时间内消散大电流的雷击或突波冲击的半导体雷击防护装置。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种耐瞬间大电流的雷击或突击波的冲击，使得后端重要组件或设备皆能受到良好保护的半导体雷击保护装置。

为达到上述目的，本发明是通过以下的技术方案来实现的：

一种半导体雷击保护装置，其特征在于，包括一保护器模块，所述的保护器模块包括第一端片、第二端片、PN结合型半导体晶粒、第一引线、第二引线、涂覆层和封胶体，所述的第一端片和第二端片相对设置，所述的PN接合型半导体晶粒设置在第一端片和第二端片之间，且分别与第一端片和第二端片以焊锡密接相连接，所述的涂覆层包覆在所述的第一端片、第二端片和PN结合型半导体晶粒的外部，而所述的封胶体则包覆在涂覆层的外部，且所述的第一引线的一端与第一端片导电相连接，另一端穿过涂覆层和封胶体露在外部，同样，所述的第二引线的一端与第二端片导电相连接，另一端穿过涂覆层和封胶体露在外部。

进一步，所述的PN结合型半导体晶粒至少为两个，且相邻的PN接合型半导体晶粒之间还电性相固接有导电铜片。

此外，所述的第一端片和第二端片均为铜片。

所述的涂覆层为凡立水层。

所述的封胶体的材质为一次性固体粉末型环氧树脂。

而所述的第一引线和第二引线则均为实心铜线。

另外，所述的PN接合型半导体晶粒符合国际规范雷击防护测试中Type-1的规格，能够承受10/1000us的雷击冲击波。

且，所述的PN接合型半导体晶粒的N型半导体区的离子掺杂浓度为每立方公分5E20个离子且掺杂深度为40微米，而P型半导体区的离子掺杂浓度为每立方公分1.6E17个离子。

或者，所述的PN接合型半导体晶粒符合国际规范雷击防护测试中Type-2的规格，能够承受8/20us的雷击冲击波。

且，所述的PN接合型半导体晶粒的N型半导体区的离子掺杂浓度为每立方公分2E20个离子且掺杂深度为70微米，而P型半导体区的离子掺杂浓度为每立方公分3.66E17个离子。

本发明的有益效果是：本发明能够在承受高电流密度突波以及雷击冲击波的情况下，使得被保护组件或装置仍旧正常、有效地工作；且耐雷击可靠度高，符合各种国际雷击及突波冲击规格；且在受到高电流冲击时仍维持稳定电压，不产生急速电压波动的问题。 

附图说明  

图1为一种雷击保护器测试波形图；

图2为本发明一实施例所述的一种半导体雷击保护装置剖视图；

图3为本发明一实施例所述的一种保护器模块剖视图；