[实用新型]通讯设备过压过流保护用半导体管

说明书

本实用新型属于半导体大功率器件领域，具体地说涉及一种用于雷达、程控交换机、计算机网络系统等电子设备的过压过流保护的大功率半导体器件。

目前国内外通讯设备中使用的过压保护器件通常采用陶瓷放电管和半导体放电管。陶瓷放电管具有真空管慢性漏气导致性能下降、寿命短，光敏效应严重的缺点；另外陶瓷放电管的失效模式为开路，失效后即失去对电路的保护功能。在西方，陶瓷放电管基本上已被半导体放电管所代替，而已有的半导体放电管的结构十分复杂，作为大功率器件，基本上采用垂直隔离的埋层扩散(所谓孤岛结构)，再在孤岛上做子器件的集成台面结构，该结构造成工艺复杂，成本较高，不利于国内大规模推广使用。

本实用新型的目的是针对我国实际情况，提供一种新型平面结构、且简单实用、成本低廉的半导体大功率管，以用于通讯设备中的过压保护及高电压下的过流保护。该管采用常规的硅平面工艺技术，生产工艺与台面工艺相比大大简化，因而生产成本较低，有利于普遍推广应用。另本结构可通过调节掩埋层深度来调节转折电压及转折电流，可由此形成系列化产品以满足从通信网络到计算机网络以及电力保护的各种需要。

通讯设备过压过流保护用半导体管，由N型硅衬底、P+、P-型扩散区、N+型扩散区和双介质绝缘膜保护层以及多元金属化电极系统构成，其特征在于：衬底上下两面有对称的P型区，且P区形成高低结(即P+P-结)，P区内的N+区是转动180°的对称分布，N+区内有规则排列的短路点，金属化电极以外的表面有起保护作用的双介质绝缘膜。

本实用新型可以得到正反向对称的负阻型伏安特性，且转折电流和转折电压可以通过高低结和短路点的设计在很大范围内调控，从而获得通讯设备中过压保护及高电压下的过流保护用的半导体管系列。本实用新型呈平面结构，并将部分集成电路的制造技术应用于大功率器件的制造，达到了简化工艺、降低成本、提高性能的目的。应用时，本器件与被保护系统并联，当浪涌过电压出现时，该管导通即相当于短路状态，于是保护了电路系统的安全。器件失效后表现为短路状态仍具有保护功能。

本实用新型与现有技术相比较，既可以避免陶瓷放电管所存在的缺点，又比现有的半导体放电管结构简单、工艺简便、成品率高、成本低廉、可靠性高。在高电压下，它还可以将过压过流合二为一的保护。尽管它是大功率器件，但用此平面结构可以把反向漏电流做到亚微安级，因此封装后器件两端等效绝缘电阻可以做到    10⁹欧姆以上。器件与被保护系统并联可等同于开路，在正常使用情况下对本保护系统的性能毫无影响，因此可广泛应用于雷达、程控交换机、计算机网络系统等电子设备的输入保护。

图1是本实用新型实施例去除表面绝缘层和金属化电极层的的结构示意图；

图2是图1中A-A剖示图。

下面结合实施例说明。

如图所示，1是N型硅衬底、2是P-区、3是P+区、4是短路点、5是N+区、6是双质绝缘层、7是金属化电极。

通讯设备过压过流保护用半导体管，由N型硅衬底、P+、P-型扩散区、N+型扩散区和双介质绝缘膜保护层以及多元金属化电极系统构成，其特征在于：衬底上下两面有对称的P型区，且P区形成高低结(即P+P-结)，P区内的N+区是转动180°的对称分布，N+区内有规则排列的短路点，金属化电极以外的表面有起保护作用的双介质绝缘膜。

如图2所示，本结构的参数如下：N型硅衬底的厚度可为250--399μm，P+区的深度由系列化分类决定，可为5--20μm。P+、P-区一定要与P-区形成高低结，N+区中的短路点可为直径等于60--120μm的圆，各短路点间距可为80--150μm，双介质绝缘层的厚度可为1--2μm，金属化电极的厚度可为1--3μm。各区的面积大小可根据脉冲冲击电流的大小确定。

该实用新型的电极化系统为三元金属化电极系统——即Cr-Ni-Ag系统，这一电极化系统可以耐脉冲大电流冲击，器件可靠性高。