一种大功率快速晶闸管制造技术

本实用新型专利技术公开了一种大功率快速晶闸管，其结构设计简单合理，可提高芯片表面电流扩展速度，可靠性高，其包括壳体、封装于壳体内的晶闸管芯片，晶闸管芯片为圆形PNPN结构，包括依次布置的阳极掺杂区P1层、长基区N1层、门极短基区P2层及间隔布置的阴极发射区N2层，由P1层、N2层分别引出钼片阳极A、阴极K，PNPN结构终端涂覆有保护胶层，N2层表面设有金属镀层，金属镀层还包括由内向外依次分布的门极G、放大门极、阴极K，放大门极以门极G为中心呈发散状引出至靠近阴极K的位置，放大门极包括若干直线状的第一放大门极、“Y”形第二放大门极，第一放大门极、第二放大门极交错间隔布置。

【技术实现步骤摘要】
一种大功率快速晶闸管
本技术属于功率半导体器件
，特别是一种适用于感应加热器等高功率、高电流扩展速度要求的晶闸管结构。
技术介绍
晶闸管也称晶体闸流管、可控硅整流元件，是一种由三个PN结构成的半导体开关，目前，大功率晶闸管常用的外形机构有螺栓式、平板式，其内部包括PNP三层半导体结构，由最外的P层和N层引出两个电极，分别为阳极A、阴极K，由中间的P层引出的电极为门极G，阳极A与外层P层之间烧结阳极钼片，芯片台面涂覆有保护胶层。晶闸管作为一种电力电子器件，当其额定电流大于200A时一般采用平板式结构，但目前市面上常用的晶闸管芯片存在正常工作峰值电流不够大、di/dt不够高等问题，单颗芯片只可满足小功率设备使用，当设备额定功率较大时，为提高di/dt，则需要将多个小功率晶闸管芯片并联，但这种方式不仅需要多根连接线连接，使整个电路结构复杂，而且各颗芯片之间存在误差且易受外部线路干扰，存在运行不稳定、可靠性低的问题。
技术实现思路
针对现有技术中存在的工作峰值电流不够大、di/dt不够高，而为满足高功率要求并联多个小功率晶闸管的方式，线路结构复杂、可靠性低的问题，本技术提供了一种大功率快速晶闸管，其结构设计简单合理，可提高芯片表面电流扩展速度，可靠性高。为实现上述目的，本技术的技术方案是：一种大功率快速晶闸管，其包括壳体、封装于所述壳体内的晶闸管芯片，所述晶闸管芯片为圆形PNPN结构，包括依次布置的阳极掺杂区P1层、长基区N1层、门极短基区P2层及间隔布置的阴极发射区N2层，由所述P1层、N2层分别引出钼片阳极A、阴极K，所述PNPN结构终端涂覆有保护胶层，所述晶闸管芯片表面设有金属镀层，其特征在于，所述金属镀层还包括由内向外依次分布的门极(G)、放大门极、所述阴极K，所述门极(G)由所述P2层引出，所述放大门极用于所述N2层与所述P2层连接，所述阴极K由所述N2层引出；所述放大门极以所述门极G为中心呈发散状引出，并靠近所述阴极K，所述放大门极包括若干直线状的第一放大门极、“Y”形第二放大门极，所述第一放大门极、第二放大门极交错间隔布置。其进一步特征在于：优选的，所述第一放大门极、第二放大门极分别包括至少两个，且均以所述门极G为中心对称布置；优选的，所述PNPN结构的材质包括单晶硅，所述PNPN结构的电阻率为115Ω·cm～135Ω·cm,厚度为560μm～580μm，直径为89mm；优选的，所述阴极K的材质为高纯铝；优选的，所述P1层、P2层均为铝镓掺杂区，所述铝镓掺杂区的结深为90μm～95μm，表面浓度表现为方块电阻测量值范围为16Ω/Sq～18Ω/Sq；优选的，所述N2层分布有短路点，所述短路点的材质与所述P2层材质相同；所述N1层、N2层均为磷掺杂区，所述磷扩散后的结深为27μm～33μm，表面浓度表现为方块电阻测量值小于等于0.15Ω/Sq。采用本技术的上述结构，可以达到如下有益效果：晶闸管芯片的阴极发射区N2层表面设有放大门极，放大门极以门极G为中心呈发散状引出至靠近阴极K的位置，放大门极包括若干直线状的第一放大门极、“Y”形第二放大门极，且第一放大门极、第二放大门极交错间隔布置，因此电流可沿放大门极在晶闸管芯片的表面快速扩展，提高了芯片表面的电流扩展速度，其无需多根连接线并联连接多个小功率晶闸管芯片，即可满足高电流扩展的要求，因此结构设计简单合理，提高了运行可靠性。附图说明图1为本技术俯视的结构示意图；图2为本技术主视的剖视结构示意图。具体实施方式下面结合具体附图和实施例对本专利技术作进一步说明。见图1、图2，实施例一，一种大功率快速晶闸管，其包括壳体、封装于壳体内的晶闸管芯片，晶闸管芯片为圆形PNPN结构1，包括依次布置的阳极掺杂区P1层、长基区N1层、门极短基区P2层及间隔布置的阴极发射区N2层，由P1层、N2层分别引出钼片阳极A、阴极K，PNPN结构1终端涂覆有保护胶层2，晶闸管芯片表面镀有金属镀层，金属镀层还包括由内向外依次分布的门极G、放大门极、阴极K，门极G由P2层引出，放大门极用于N2层与P2层连接，阴极K由N2层引出，金属镀层3还包括由内向外依次分布的门极G、放大门极4、阴极K；放大门极4以门极G为中心呈发散状引出，并靠近阴极K，放大门极4包括四个直线状的第一放大门极41、四个“Y”形第二放大门极42，第一放大门极41、第二放大门极42交错间隔布置，且四个直线状的第一放大门极41以门极G为中心对称布置，四个“Y”形第二放大门极42以门极G为中心对称布置；根据不同的应用要求，PNPN结构1选用单晶硅材料，电阻率为115Ω·cm,总厚度为560μm，直径为89mm；阴极K为蒸发高纯铝掺杂区；在P1层、P2层进行铝、镓一次扩散，形成铝镓掺杂区，铝、镓扩散后的结深为90μm，表面浓度表现为方块电阻测量值为16Ω/Sq；其还包括短路点5，短路点5均匀分布于N2层，短路点5的材质与P2层相同；在N1层、N2层进行磷二次扩散，形成磷掺杂区，磷扩散后的结深为27μm，表面浓度表现为方块电阻测量值小于0.15Ω/Sq。实施例二，一种大功率快速晶闸管，其包括壳体、封装于壳体内的晶闸管芯片，晶闸管芯片为圆形PNPN结构1，包括依次布置的阳极掺杂区P1层、长基区N1层、门极短基区P2层及间隔布置的阴极发射区N2层，由P1层、N2层分别引出钼片阳极A、阴极K，PNPN结构终端涂覆有保护胶层2，晶闸管芯片表面镀有金属镀层，金属镀层还包括由内向外依次分布的门极G、放大门极、阴极K，门极G由P2层引出，放大门极用于N2层与P2层连接，阴极K由N2层引出；放大门极4以门极G为中心呈发散状引出，并靠近短路点5，放大门极4包括四个直线状的第一放大门极41、四个“Y”形第二放大门极42，第一放大门极41、第二放大门极42交错间隔布置，且四个直线状的第一放大门极41以门极G为中心对称布置，四个“Y”形第二放大门极42以门极G为中心对称布置；根据不同的应用要求，PNPN结构1选用单晶硅材料，电阻率为120Ω·cm,总厚度为570μm，直径为89mm；阴极K为蒸发高纯铝掺杂区；在P1层、P2层进行铝、镓一次扩散，形成铝镓掺杂区，铝、镓扩散后的结深为92.5μm，表面浓度表现为方块电阻测量值为17Ω/Sq；其还包括短路点5，短路点5均匀分布于N2层，短路点5的材质与P2层相同；在N1层、N2层进行磷二次扩散，形成磷掺杂区，磷扩散后的结深为31.5μm，表面浓度表现为方块电阻测量值小于0.15Ω/Sq。实施例三，一种大功率快速晶闸管，其包括壳体、封装于壳体内的晶闸管芯片，晶闸管芯片为圆形PNPN结构1，包括依次布置的阳极掺杂区P1层、长基区N1层、门极短基区P2层及间隔布置的阴极发射区N2层，由P1层、N2层分别引出钼片阳极A、阴极K，PNPN结构终端涂覆有保护胶层2，晶闸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大功率快速晶闸管，其包括壳体、封装于所述壳体内的晶闸管芯片，所述晶闸管芯片为圆形PNPN结构，包括依次布置的阳极掺杂区P1层、长基区N1层、门极短基区P2层及间隔布置的阴极发射区N2层，由所述P1层、N2层分别引出钼片阳极(A)、阴极(K)，所述PNPN结构终端涂覆有保护胶层，所述晶闸管芯片表面设有金属镀层，其特征在于，所述金属镀层还包括由内向外依次分布的门极(G)、放大门极、所述阴极(K)，所述门极(G)由所述P2层引出，所述放大门极用于所述N2层与所述P2层连接，所述阴极(K)由所述N2层引出；所述放大门极以所述门极(G)为中心呈发散状引出，并靠近所述阴极(K)，所述放大门极包括若干直线状的第一放大门极、“Y”形第二放大门极，所述第一放大门极、第二放大门极交错间隔布置。/n

【技术特征摘要】
1.一种大功率快速晶闸管，其包括壳体、封装于所述壳体内的晶闸管芯片，所述晶闸管芯片为圆形PNPN结构，包括依次布置的阳极掺杂区P1层、长基区N1层、门极短基区P2层及间隔布置的阴极发射区N2层，由所述P1层、N2层分别引出钼片阳极(A)、阴极(K)，所述PNPN结构终端涂覆有保护胶层，所述晶闸管芯片表面设有金属镀层，其特征在于，所述金属镀层还包括由内向外依次分布的门极(G)、放大门极、所述阴极(K)，所述门极(G)由所述P2层引出，所述放大门极用于所述N2层与所述P2层连接，所述阴极(K)由所述N2层引出；所述放大门极以所述门极(G)为中心呈发散状引出，并靠近所述阴极(K)，所述放大门极包括若干直线状的第一放大门极、“Y”形第二放大门极，所述第一放大门极、第二放大门极交错间隔布置。


2.根据权利要求1所述的一种大功率快速晶闸管，其特征在于：所述第一放大门极、第二放大门极分别包括至少两...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘秋林，徐日旺，
申请(专利权)人：江苏晶中电子有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32