[发明专利]一种控制两种载流子的晶闸管

摘要

本发明涉及半导体技术领域，提供一种半导体器件，用两个外部可控的电流源控制晶闸管耐压区在导通时的电子电流与空穴电流，可以使其阳极与阴极之间在高电压下总电流呈现趋于饱和的特性。从而可避免个别区域的电流集中效应而提高晶闸管的可靠性。还提出了两个电流源在器件内部的实现方法及加快由导通到关断过程及由关断到导通过程的方法。

主权项

一种半导体器件，它的工作区在一块半导体的第一主表面与第二主表面之间，含有第一类元胞或第二类元胞或第三类元胞或同时含有任何两类或全部三类元胞，所述三类元胞均含有：第一个第一种导电类型的区作为主耐压区；所述的第一个第一种导电类型的区的一面通过一个第一种导电类型的区与第一个第二种导电类型的区相连接；所述第一个第一种导电类型的区的另一面与第二个第二种导电类型的区相连接；所述第二个第二种导电类型的区的另一面至少有一部分与一个第二个第一种导电类型的区相连接；其特征在于，所述半导体器件的第二个第一种导电类型的区与第一个受控制的电流源的第一端口相联接，第二个第二种导电类型的区还有另一部分与第二个受控制的电流源的第一端口相联接，所述两个电流源的两个第二端口联接在一起且均联接到第一个导体，该导体作为两个被控制的电极的第一个电极；所述的第二主表面上具有两种电极接法中之任一种：第一种接法是只有第二个导体与第一个第二种导电类型的区相联接，该导体作为两个被控制的电极的第二个电极；第二种接法是除第二个导体外，还有第三个导体与轻掺杂的第一个第一种导电类型的区通过一个第一种导电类型的区相联接，第三个导体是基极；第一个受控制的电流源控制了流过第一个第一种导电类型的区的第一种载流子电流，第二个受控制的电流源控制了流过第一个第一种导电类型的区的第二种载流子电流；通过控制两种载流子电流的电流源控制两个被控制的电极之间的电流；所述第一类元胞含有上述的特征；所述第二类元胞除上述的特征外，在第一个第一种导电类型的区还有直接连通到第一主表面的区域，所述的区域有第一个绝缘层覆盖，该 绝缘层还在第一主表面覆盖了第二个第二种导电类型的区和第二个第一种导电类型的区，该绝缘层顶部覆盖有一个导体；连通到第一主表面的第一个第一种导电类型的区和和第二个第一种导电类型的区构成一个第一种导电类型的MIS的漏区及源区，第二个第二种导电类型的区作为一个源衬底区，绝缘层顶部覆盖的导体作为该第一种导电类型的导体‑绝缘体‑半导体MIS的栅；该栅上加信号可控制第一种导电类型的导体‑绝缘体‑半导体MIS的漏区与源区间的第一种载流子电流；所述第三类元胞除第一类元胞含有的特征外，第二个第二种导电类型的区的一侧有第二个绝缘层覆盖，该绝缘层还覆盖了在工作区边缘之外的作为结终端区的一个第二种导电类型的区的一侧；所述结终端区是在第一主表面的从半导体器件的工作区边界作为第一边开始，直到两个被控制的电极之间即使加有很高电压仍无电场存在的第一个第一种导电类型的区的一个区域作为第二边结束；所述第二个绝缘层的顶部有一个导体覆盖，作为一个关断栅；结终端区的在第二边之外设有低压电路；所述低压电路设有两个输出端口，其第一个输出端口与所述半导体器件的第二个电极通过一个导体相联接，其第二个输出端口与第二种接法的基极通过另一个导体相联接；所述结终端区之外的低压电路还有两个输入端口，其第一个输入端口与所述两个被控制的电极之间即使加有很高电压仍无电场存在的第一个第一种导电类型的区的一个区域直接联接，其第二个输入端口是低压电路的控制端口，它通过导体与结终端内靠近第二边的一个区域有导体相联接；当所述的关断栅上加一种脉冲信号时，低压电路的两个输出端口之间可以有很大电流通过而两个输出端口之间电压很低，从而使第一个第二种导电类型的区不向第一个第一种导电类型的区注入空穴；当第一种导电类型的区是N区时，第一种载流子是电子，第二种导电类型的区是P区，第二种载流子是空穴；当第一种导电类型的区是P区时，第一种载流子是空穴，第二种导电类型的区N区，第二种载流子是电子。