[发明专利]MOS栅基极开关四极管

摘要

MOS栅基极开关四极管是在双极器件(双极晶体管或晶闸管中一个双极晶体管)的基极通道上加设MOS控制栅的一类新的四端子MOS栅功率开关器件。它结合MOS栅驱动电路简单及双极器件大电流密度传导能力的优点，并有放大开关功能。给出了平面栅和沟槽栅结构的单沟道与互补沟道MOS栅基极开关四极晶体管及MOS栅基极开关四极晶闸管的器件结构和具体实施方式，它们与功率MOSFET和IGBT的制作工艺兼容，比四端子发射极开关双极晶体管(ESBT)的结构和工艺简单得多。它们的λ负阻型负斜率饱和特性有更好的抗dV/dt能力，其电流负温度系数有利于大量元胞的并联。此类器件原理也可用于制作各类化合物半导体MOS栅基极开关四极晶体管及晶闸管。

主权项

MOS栅基极开关四极管涉及四端子MOS栅半导体功率器件，它由双极器件部分(30)，用于控制该双极器件之基极电流的MOS栅部分(40)，以及器件衬底部分(50)三部分组成；它用具有高输入阻抗的MOS栅信号控制直流电压偏置下的基极电流，从而实现对具有电导调制效应的双极器件之放大了的输出电流的开关控制；其特征是用于控制的MOS栅设置在双极器件的基极通道上，其结构是在所说的双极器件的基区(主基区)(2)之外还另外有一个引出基极电极的导电类型与主基区相同的独立辅助基区(辅基区)(8)，而控制基极电流的MOS栅则跨接于所说的双极器件主基区(2)或双极器件的发射区(1)与所说的辅基区(8)之间，当栅极施加偏压产生感应沟道(5)时，其感应沟道将所说的双极器件主基区(2)与所说的辅基区(8)连接在一起；其特征也在于所说的MOS栅的场效应感应沟道(5)之衬底(3)与所说的双极器件之集电区(3)共用，这引起栅控四极管特有的发散形λ负微分电阻输出特性；其特征还在于将所说的双极器件的发射区(1)，所说的辅基区(8)，所说的MOS栅(12)，以及所说的器件衬底(16)分别独立地引出电极，构成具有四个独立电极的四端子MOS栅基极开关四极管。