[实用新型]光激发可控硅开关

说明书

本实用新型公开了一种光激发可控硅开关，该可控硅开关设有硅衬底，在所述硅衬底上设有至少一个晶闸管、至少一个通过产生电磁辐射触发晶闸管开启的硅二极管及至少一个可将晶闸管与硅二极管之间物理和电隔离的沟槽，所述硅二极管设于所述晶闸管内部或侧部。本实用新型具有可靠性高、能耗低及成本低等特点。

【技术领域】

本实用新型涉及半导体开关器件，特别涉及一种性能稳定、能耗少的光激发可控硅开关。

【背景技术】

晶闸管是一种半导体开关器件，其双稳态作用取决于p-n-p-n结构的正反馈。晶闸管可以采用多种形式，但通常来说，它们是固态开关，其状态是触发之前承受额定电压下保持开路。当晶闸管被触发时，它将变为低阻抗电流电路，并保持在该状态，直到电流停止或下降到被称为保持电平的最小值以下。一旦晶闸管被触发，就可以在不关闭设备的情况下去除触发电流。

晶闸管有单向晶闸管、双向晶闸管、光控晶闸管、逆导晶闸管、可关断晶闸管、快速晶闸管等。光控晶闸管由于其主电路和控制电路相互隔离，可抑制噪音干扰，容易满足对高压绝缘的要求等特点而被广泛用于要求信号源与主回路高度绝缘的大功率高压装置。现有的光控晶闸管通常存在结构单一、可靠性差、对触发信号要求高等缺陷，而使其应用受到一定的制约。

【发明内容】

针对现有技术的不足，本实用新型旨在于提供一种可靠性高且能耗低的光激发可控硅开关。

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种光激发可控硅开关，该可控硅开关设有硅衬底，在所述硅衬底上设有至少一个晶闸管、至少一个通过产生电磁辐射触发晶闸管开启的硅二极管及至少一个可将晶闸管与硅二极管之间物理和电隔离的沟槽，所述硅二极管设于所述晶闸管内部或侧部。

所述晶闸管设有第一P型区、第一N型区、第二P型区及第二N型区，所述第一P型区为阳极，其设有阳极焊点，所述第二N型区为阴极，其设有阴极焊点。

所述晶闸管的第一P型区包括水平部分及由水平部分沉降而注入和扩散形成的垂直部分，其垂直部分端部设有所述阳极焊点，所述第一N型区包括设于第一P型区水平部分上表面的水平端及由水平端沉降形成的垂直端，所述第二P型区由第一N型区外延形成，所述第二N型区设于第二P型区内，其端部设有所述阴极焊点。

所述晶闸管设有一个或多个第一阴极短路，该第一阴极短路设于第二N型区内，并与阴极焊点连接。

所述晶闸管设有放大栅极，所述放大栅极包括设于第二P型区内的第二阴极短路、第三N型区及设于第二P型区上的放大栅极焊点，所述第二阴极短路及第三N型区分别与放大栅极焊点连接。

所述晶闸管设有附加晶闸管元件，所述附加晶闸管元件包括设于第二P型区内的第四N型区及与第四N型区连接的焊点。

所述硅二极管包括第五N型区、第三P型区及第六N+型区，所述第五N型区设于硅衬底上表面，所述第三P型区设于第五N型区内，所述第六N+型区设于第五N型区的内部或侧部。

所述沟槽包括氧化物层、氮化物层或多晶硅层中的一种或多种的组合。

所述沟槽的内壁设有电介质，所述沟槽的开口填充有掺杂或未掺杂的多晶硅。

所述晶闸管替换为可控硅整流器、反向阻断三极晶闸管、反向导通晶闸管、肖特基二极管、栅极关闭设备或光激发可控硅整流器，所述硅二极管替换为多晶硅管或垂直腔面发射激光器。

本实用新型的有益效果为：本实用新型的光激发可控硅开关通过硅二极管产生电磁辐射来触发导通晶闸管，保证了主电路和控制电路之间的绝缘，避免电磁干扰之间的影响，适用于高压大功率装置的开关控制。同时，本光激发可控硅开关通过向其中的一个或多个元件施加电流来触发晶闸管，提高了晶闸管导通的可靠性，减少能耗，降低成本。

【附图说明】