[实用新型]一种具有反向通流功能的器件

说明书

本实用新型提出了一种具有反向通流功能的器件，所述器件通过GCT芯片模块n⁺缓冲层与p⁺发射极掺杂以及在门极下方制作高浓度p⁺掺杂，改善GCT芯片的特性；并通过设置连接在GCT芯片模块上的IGCT驱动电路或ETO驱动电路，使所述GCT芯片的阴极和门极之间形成反向通流，实现IGCT或ETO器件的反向通流功能，并且保证了所述器件在正向导通时仍具有传统IGCT或ETO器件的性能；同时，所述器件在不改变原有GCT结构以及不影响IGCT或ETO器件正常功能的情况下，实现IGCT或ETO器件的反向通流，工艺步骤简单，提高了工业生产的成品率。

技术领域

本实用新型涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种具有反向通流功能的器件。

背景技术

图1示出了传统GCT单元的结构示意图，如图所示，现有传统GCT单元主要包括GCT芯片和对应的紧密型门极驱动两部分，GCT芯片内部为典型的非对称结构，GCT芯片内部设置PN结，所述PN结是采用不同的掺杂工艺，通过扩散作用，将P型半导体与N型半导体制作在同一块半导体基片上，所述半导体基片通常是硅或锗，在所述P型半导体与N型半导体的交界面就形成空间电荷区称为PN结，如图2示出了根据现有技术的所述PN结的结构示意图。PN结具有单向导电性，是电子技术中许多器件所利用的特性，PN结构成半导体二极管、双极性晶体管的物质基础。所述结构在施加正向电压时，如图1中所示的第一 PN结J1与第三PN结J3正偏，第二PN结J2反偏，由于n基区电阻率水平较低，该结构能够承受数kV电压；然而该结构在施加反向电压时，图1中所示的第一PN结J1与第三PN结J3反偏，第二PN结J2正偏，由于第一PN结J1与第二PN结J3掺杂浓度较高，该阻断能力仅为20V左右。对于传统结构的GCT 芯片而言，由于透明阳极与缓冲层结构的存在，其第一PN结J1在极低的反向电压下即会出现齐纳击穿或穿通击穿。故在施加反向电压时，电压主要降落在第三PN结J3处；然而在实际应用情形中，GCT芯片配合门极驱动共同使用，其内部p基区或n基区的电压分布会受到驱动电路影响。在正常工况下，传统门极驱动的控制逻辑为：在阻断状态下，在阴极上施加比门极电位高20V的电信号，以确保器件处于稳定阻断状态；在开通状态下，由门极向阴极注入驱动电流，触发器件导通。此时在开通状况或是阻断状况下，对IGCT/ETO器件整体施加反向电压易造成驱动电路的损坏。

在变换器等应用中，电力电子器件通常需要具备反向通流的能力，这通常通过在器件外部反并联二极管或在芯片非GCT区域制造二极管这两种方式来实现的。然而，反并联二极管会在回路中引入杂散参数，造成尖峰过电压，并会加大压装结构的设计难度，在非GCT区域制造二极管则会降低整个GCT芯片的通流能力，同时也会提升工艺实现过程的难度，对成品率有较大影响。

实用新型内容

针对现有技术反向通流易损坏器件、器件实现反向通流的成品率低等技术问题，本实用新型提出了一种具备反向通流功能的器件。

一种具有反向通流功能的器件，所述器件包括：GCT芯片模块和驱动电路模块，其中，所述GCT芯片模块包括：p⁺发射极、n⁺缓冲层、n基区、p基区、 n⁺发射极构成的五层晶闸管结构，与所述p⁺发射极连接的阳极，与所述p基区连接的门极以及与所述n⁺发射极连接的阴极；

所述p⁺发射极和所述n⁺缓冲层掺杂；

所述p基区的门极下方有高浓度p⁺掺杂；

所述驱动电路模块通过电缆与所述GCT芯片模块中的阴极和门极相连。

进一步地，所述驱动电路模块包括IGCT驱动电路或ETO驱动电路中至少一种。