[实用新型]一种低功耗快速晶闸管

说明书

本实用新型的名称是一种低功耗快速晶闸管。属于功率半导体器件技术领域。它主要是解决现有结构的快速晶闸管存在通态压降V_TM高于1.8V以上的问题。它的主要特征是：中心门极所在的P2短基区表面、放大门极各内指条之间的P2短基区表面和放大门极径向外侧的P2短基区表面设有阴极区P+层，分别构成中心门极P+区、放大门极内指条间P+区和短路环区，阴极区P+层的结深6‑20μm；阳极所在的P1阳极区表面设有结深8‑20μm的阳极区P+层；P1阳极区结深40‑100μm，P2短基区结深70‑100μm，阴极区N+结深16‑25μm。本实用新型具有降低高电压晶闸管器件压降、缩短器件关断时间的特点，主要应用于大功率脉冲电源、大功率串联逆变电源、高压直流断路器等装置。

技术领域

本实用新型属于功率半导体器件技术领域，具体涉及一种低功耗快速晶闸管，主要应用于大功率脉冲电源、串联逆变电源和高压直流断路器等装置。

背景技术

常规快速晶闸管是一种PNPN四层三端结构器件，通常制造方法是在N型硅衬底两端直接进行P型杂质扩散，形成对称的PNP结构，然后在阴极端P区进行N型杂质选择性扩散，最终形成P₁N₁P₂N₂结构，P1阳极区与P2阴极区的掺杂结深和杂质浓度分布相同，然后通过重金属掺杂或电子辐照的方法降低器件的关断时间。此种结构快速晶闸管1800V-3000V器件当tq小于50μS时，其通态压降V_TM往往已达到1.8V以上，当tq更小时V_TM可达到3.0V及以上。

快速晶闸管想要保证高阻断电压，必须保证足够的长基区厚度，造成体压降较高；想要确保关断时间tq满足要求，就要提高电子辐照剂量，降低基区的少子寿命，同时进一步造成晶闸管的通态压降V_TM的增大。

发明内容

本实用新型的目的就是针对上述不足，提供一种可应用于1800V-3000V的高阻断电压、低功耗快速半导体开关器件（即晶闸管），即一种低功耗快速晶闸管。即保证器件的高阻断电压耐压、较短的关断时间，并降低通态压降，从而改善器件的通态能力，提高工作可靠性。

本实用新型的技术解决方案是：一种低功耗快速晶闸管，由管壳上封接件、门极组件、上垫片、芯片、下垫片和管壳下封接件封装而成，所述芯片为三端PNPN四层结构，包括P1阳极区、N1长基区、P2短基区、阴极区N+、阳极、阴极和门极，门极由中心门极和放大门极构成，放大门极呈放射线型内指条形状，其特征在于：所述的中心门极所在的P2短基区表面、放大门极各内指条的P2短基区表面、放大门极外侧的P2短基区表面和芯片外侧边沿处的P2短基区表面设有阴极区P+层，分别构成中心门极P+区、放大门极枝条P+区、短路点P+区和短路环区，阴极区P+层的结深为6-20μm；所述阳极所在的P1阳极区表面设有阳极区P+层，阳极区P+层结深为8-20μm；所述P1阳极区结深为40-100μm，P2短基区结深为70-100μm，阴极区N+结深为16-25μm。

本实用新型的技术解决方案中所述的放大门极各内指条外侧设有均匀分布的放大门极短路条。

本实用新型的技术解决方案中所述的芯片中P1阳极区结深比P2短基区结深浅31-55μm。

本实用新型的技术解决方案中所述的N1长基区的厚度为240-300μm，电阻率为70-130Ω•cm。

本实用新型的技术解决方案中所述的下垫片与芯片低温焊接。

本实用新型的技术解决方案中所述的下垫片、上垫片为钼圆片、银垫片、铜垫片、镀层钼圆片或镀层铜垫片，或为钼圆片、银垫片和铜垫片中任2种的组合。

本实用新型的技术解决方案中所述的放大门极包括呈辐射状均匀分布的仿渐开线直线型内指条，各内指条呈梯形分布，且内端相互连接或且内端插入并与放大门极连接。