[发明专利]非对称快速晶闸管

说明书

本发明涉及一种非对称快速晶闸管，由四层三端组成，四层分别为P1层、N1层、P2层、N2层，三端分别G端、K端、A端，结构上设有中心门极、放大门极、放大门极延伸枝条、阴极、台面、中心隔离槽、隔离槽，根据正反向阻断电压不同，设计了不同的P1层和P2层，由于P1层较薄，使晶闸管的通态压降降低，提高通流能力，使dv/dt和di/dt耐量提高，尤其指出的是，由于P1区较薄，电子可以直接穿透阳极结消失，使关断时间大大缩短，广泛应用于中频电力电子装置中，提高了装置的可靠性和稳定性。

技术领域

本发明属于电力半导体器件技术领域，涉及中频功率开关器件领域，具体涉及一种非对称快速晶闸管。

背景技术

在某些应用领域，如中频电子装置中(频率在300HZ-800HZ)，必须使用快速晶闸管，否则晶闸管在关断恢复期内，马上又来一个正弦波电压，会造成关断失败，不能实现电力半导体器件对电功率的有效控制。

目前国内现有技术所制造的快速晶闸管，其正反向阻断电压是对称型的，正反向PN结较深，如图1所示，所以芯片较厚，通态压降大，通流能力低，di/dt和dv/dt低，关断时间长，不能应用于某些不要求反向阻断电压，而对其它工况有更高要求的场合，特别是频率方面，因此迫切需要研发新一代4英寸2500A/4500V大功率非对称快速关断晶闸管。

发明内容

本发明的目的是提供一种非对称快速晶闸管，解决传统快速晶闸管由于芯片较厚，导致通态压降大，通流能力小，di/dt低、dv/dt低和关断时间长的问题。

本发明所采用的技术方案是：一种非对称快速晶闸管，从横向看，包括中心门极、放大门极、放大门极延伸枝条、阴极、台面；所述中心门极位于器件正中心，为圆形；所述中心门极外面设有放大门极，所述放大门极为圆环形；所述放大门极延伸枝条由一个线段状粗支干和两个圆弧状细支干组成，所述放大门极左右对称各设有一个放大门极延伸枝条，所述阴极上设有放大门极、放大门极延伸枝条；所述放大门极延伸枝条深入阴极内部，且均匀地分隔阴极区域；所述中心门极与放大门极之间设有中心隔离槽；所述放大门极和放大门极延伸枝条与阴极之间设有隔离槽；所述台面位于器件最外端，为圆环形，与阴极相连；纵向分四层三端结构，四层分别为N2层、P2层、N1层和P1层；三端指G端、K端和A端，器件关于Y轴对称。

所述N2层为磷元素掺杂，浓度为8～9*10¹⁹个/cm³，深度为20±2μm；所述P2层为铝元素掺杂，浓度为1～2*10¹⁶个/cm³，深度为90±5μm；所述N1层为区熔高电阻硅单晶，浓度为1～2*10¹³个/cm³,厚度为620±10μm；所述P1层为硼元素掺杂，浓度为1～2*10¹⁴个/cm³,深度为20±10μm。

所述中心门极为圆形，直径5±0.1mm。

所述放大门极由两个线段状粗支干和两个圆弧状细支干组成，线段状粗支干宽度为2±0.1mm,长度为40±0.1mm；圆弧状细支干宽度1±0.1mm，弧度长分别为50±0.1mm和80±0.1mm。

所述台面宽度为3.5±0.1mm,深度为12±1μm。

所述中心隔离槽将中心门极与放大门极隔离开，宽度为1±0.1mm，深度为7±0.1μm。

所述隔离槽将放大门极与阴极相隔离，宽度为2±0.1mm，深度为7±0.1μm。