[实用新型]大功率稳压二极管

说明书

本实用新型涉及到一种半导体器件，特别是一种大功率稳压二极管。

现有的稳压管主要用于无线电设备和电子仪器中的直流稳压，例如2CW型和2DW型稳压管，其稳定电压1～200V，最大工作电流800mA以下，耗散功率在5瓦以下，其工作特性都是单向稳压特性，所采用的是合金烧结工艺，需耗费大量的贵重金属。

本实用新型的目的是提供一种采用半导体扩散工艺制成的，并能通过大电流的大功率稳压二极管。它与普通稳压管的区别是工作在大电流状态进行稳压、限压。

本实用新型的技术解决方案是这样的，采用半导体扩散工艺，用高浓度P杂质源在N型重掺杂单晶片衬底上形成高浓度结构，以实现通过大电流。并可设计成大功率双向稳压二极管和大功率单向稳压二极管。

现结合附图对本实用新型作出详细说明：

附图1为大功率双向稳压二极管结构图和伏安特性图。

附图2为大功率单向稳压二极管结构图和伏安特性图。

附图3为大功率稳压二极管外型图。

附图4为本实施例的大功率双向稳压二极管的结构图和伏安特性图。

如附图1所述，大功率双向稳压二极管有电极A、A′，2区域是N型重掺杂的单晶片，1、3区域是采用双扩散工艺对称形成的高浓度P型层。其结深控制是根据所需击穿电压来调节，其变化范围为20μm～80μm。为了保证达到反向击穿状态下的大电流工作，应提高P区和N区的掺杂浓度，其浓度在10²⁰～10²¹／cm³范围之内，并要保证其结深、浓度分布的一致性。大功率双向稳压二极管的工作原理如下，当1区域加正电压，3区域加负电压，1、2区域形成的PN结处于正偏，2、3区域形成的PN结处于反偏，当外加电压达到2、3区域形成的PN结的反向击穿电压时，双向稳压二极管导通。由于采用的是高浓度掺杂的半导体材料和是高浓度杂质形成的区域，二极管反向击穿时，能通过很大电流。反之，当3区域加正电压，1区域加负电压，2、3区域形成PN结正偏，1、2区域形成PN结反偏，当外加电压达到1、2区域形成PN结的反向击穿电压，二极管导通，由于衬底材料两边P型区域的对称性，保证了正反向导通特性曲线的完全对称。

如附图2所示，大功率单向稳压二极管有一个阳极A和一个阴极K，2区域是N型重掺杂单晶片，3区域采用高浓度扩散形成P型层，其结深为20μm～80μm，浓度为10²⁰～10²¹／cm³。当2区域加正电压，3区域加负电压，2、3区域形成的PN结反偏，当外加电压达到2、3区域形成PN结的反向击穿电压，二极管导通。反之，当2区域加负电压，3区域加正电压，2、3区域形成PN结正偏，其导通特性与普通二极管导通特性相似。

本实用新型提供的大功率稳压二极管采用半导体扩散工艺制成，节约了大量的贵重金属，并具有双向、单向稳压特性，工作电流2～200A，工作电压为2～300V。由于该二极管的工作电流大，采用一个大功率双向稳压二极管便可取代其它电子线路在调节发电机电压方面的功能。特别适合作为摩托车磁电机、汽车、拖拉机发电机输出电压调节用的半导体器件。或将双向稳压二极管作为发电机的内装部件，组成稳压式电机。它还可以在其他电子线路中作大电流状态下稳压用。本实用新型可以做成金属板或金属螺栓壳体散热外形。见附图3。

实施例：大功率双向稳压二极管

见附图4，6、9为银锡层，5、8为钼片，4、7为铝片，1、3区域为扩散形成的高浓度P型层，1区域为N型重掺杂单晶片，2、3区域采用双扩散工艺对称形成高浓度P型区域，其结深为50～60μm，浓度为10²⁰～10²¹／cm³。其稳定电压为7.5V，工作电流为10A，最大耗散功率为80W，微分电阻0.25Ω。