一種快速晶閘管的制作方法
【技術領域】
[0001 ]本發(fā)明本涉及大功率半導體器件-電力晶閘管，具體涉及KK200A-KK1600A系列漸開線多指放大門極結構快速晶閘管。
【背景技術】
[0002]常規(guī)KK200A-KK1600A系列快速晶閘管存在門極控制開啟時間長、di/dt和dv/dt耐量低、門極控制開啟均勻性差、開啟動態(tài)熱對稱性差、高溫可靠性差、通態(tài)電流較低、通態(tài)壓降較高等特點。
【發(fā)明內容】
[0003]本發(fā)明的目的是為了提供一種快速晶閘管，從而顯著改善快速晶閘管的門極控制開啟時間、di/dt和dv/dt耐量、門極控制開啟均勻性、開啟動態(tài)熱對稱性、高溫可靠性、通態(tài)電流和通態(tài)壓降等性能。
[0004]為實現本發(fā)明的目的，本采用如下技術方案:
一種快速晶閘管:其特征在于:該器件結構制作在圓形導體基片上，放大門極設計成漸開線多指結構;該器件結構包括圓形中心門極，在沿徑向距離圓形中心門極外緣一定距離處設有具有齒輪式放大門極內基圓、凸起式放大門極外基圓和漸開線式放大門極分指的漸開線多指放大門極，放大門極指數隨器件規(guī)格升高而適當增加，在沿徑向距離放大門極分指末端一定距離處設置以內圓和外圓為邊界的邊緣倒角A，在中心門極和漸開線多指放大門極以外的陰極面上以一定的密度和規(guī)則分布一定直徑的圓形常規(guī)短路點。
[0005]作為優(yōu)選，將KK200A-KK1600A系列快速晶閘管放大門極設計成漸開線多指結構，該器件結構原理:漸開線式放大門極分指鋁層與中心放大門極相連，并且覆蓋在有陰極短路點分布的N2區(qū)域。漸開線式放大門極分指的主要作用是在有陰極短路點分布的N2區(qū)域迅速建立等電位線，將輔助晶閘管的電流沿徑向和側向迅速分流，將分散的電流通過覆蓋的短路點比較均勻地迅速注入主晶閘管的門極，并以漸開線式放大門極分指為基準，沿其法向在N2區(qū)域下方的內區(qū)寄生橫向分布電阻上產生橫向壓降和電場，經其他陰極短路電流如陰極，從而迅速而均勻的觸發(fā)整個主晶閘管導通。對于整個有效陰極面各點分布更趨于均勻分布，死點少，增加了開啟均勻性，電流更趨于均勻分布，增加了開啟動態(tài)熱對稱性，溫度分布均勻，利于散熱，高溫可靠性增加，全面積導通更徹底，壓降更小，從而有助于提高采用該系列器件設計制作的整機系統的相關性能，同時不影響整機系統的成本，因此具有更加良好的市場前景、有利于明顯提高該系列器件及其相關整機系統產品的經濟司和社會效益。
[0006]—種快速晶閘管，包括主晶閘管和集成在主晶閘管內的輔助晶閘管，兩個晶閘管擁有共同的陽極，而輔助晶閘管的陰極經一電阻與主晶閘管的門極相連。輔助晶閘管N20區(qū)上的陰極鋁層和？2區(qū)短路。當晶閘管處于阻斷態(tài)、陽極和陰極之間施加足夠高的電壓，且門極施加足夠大的電流U時，輔助晶閘管首先開通。輔助晶閘管開通后，其陰極k的電位迅速提高到接近陽極電位，即k-K之間具有接近主晶閘管陽極-陰極之間的電勢差，流過導通的輔助晶閘管的陽極電流便成為主晶閘管的觸發(fā)電流，因而具有很強的驅動能力，流經N21區(qū)下方的內區(qū)橫向寄生電阻RP2和短路點時迅速引入較高的橫向壓降和電場，從而致使主晶閘管迅速開通。流經輔助晶閘管的電流進入主晶閘管的門極而起到了中心放大門極電流作用，故稱為中心放大門極。p2區(qū)橫向寄生電阻RP2限制了輔助晶閘管過載，所以不會作臼佳
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[0007]本發(fā)明將ΚΚ200Α-ΚΚ1600Α系列快速晶閘管放大門極設計成漸開線多指結構，能夠有效改善快速晶閘管的門極控制開啟時間、di/dt和dv/dt耐量、門極控制開啟均勻性、開啟動態(tài)熱對稱性、高溫可靠性、通態(tài)電流和通態(tài)壓降等性能，從而有助于提高采用該系列器件設計制作的整機系統的相關性能，同時不影響整機系統的成本，因此具有更加良好的市場前景、有利于明顯提高該系列器件及其相關整機系統產品的經濟效益和社會效益。
【附圖說明】
[0008]圖1是本發(fā)明的結構示意圖。
[0009]圖2是本發(fā)明的中心放大門極輔助開啟原理示意圖。
【具體實施方式】
[0010]下面結構附圖進一步說明:
如圖1所示，該一種快速晶閘管包括在其陰極側中心設有圓形中心門極1，在沿徑向距離圓形中心門極1外緣一定距離處設有具有齒輪式放大門極內基圓2+7、凸起式放大門極外基圓3和漸開線式放大門極分指4的漸開線多指放大門極，放大門極指數隨器件規(guī)格升高而適當增加，在沿徑向距離放大門極分指4末端一定距離處設置以內圓5和外圓6為邊界的邊緣倒角△，在中心門極1和漸開線多指放大門極2+7-3-4以外的陰極面上以一定的密度和規(guī)則分布一定直徑的圓形常規(guī)短路點。
[0011]如圖2所示，漸開線式放大門極分指鋁層與中心放大門極相連，并且覆蓋在有陰極短路點分布的犯區(qū)域。漸開線式放大門極分指的主要作用是在有陰極短路點分布的N2區(qū)域迅速建立等電位線，將輔助晶閘管的電流沿徑向和側向迅速分流，將分散的電流通過覆蓋的短路點比較均勻地迅速注入主晶閘管的門極，并以漸開線式放大門極分指為基準，沿其法向在％區(qū)域下方的P2g寄生橫向分布電阻上產生橫向壓降和電場，經其他陰極短路電流如陰極，從而迅速而均勻的觸發(fā)整個主晶閘管導通。
[0012]如圖2所示，中心放大門極輔助開啟原理圖包括主晶閘管和集成在主晶閘管內的輔助晶閘管，兩個晶閘管擁有共同的陽極，而輔助晶閘管的陰極經一電阻與主晶閘管的門極相連。輔助晶閘管N2Q區(qū)上的陰極鋁層和P2g短路。當晶閘管處于阻斷態(tài)、陽極和陰極之間施加足夠高的電壓，且門極施加足夠大的電流Ic時，輔助晶閘管首先開通。輔助晶閘管開通后，其陰極k的電位迅速提高到接近陽極電位，S卩k-K之間具有接近主晶閘管陽極-陰極之間的電勢差，流過導通的輔助晶閘管的陽極電流便成為主晶閘管的觸發(fā)電流，因而具有很強的驅動能力，流經N21區(qū)下方的P2g橫向寄生電阻RP2和短路點時迅速引入較高的橫向壓降和電場，從而致使主晶閘管迅速開通。流經輔助晶閘管的電流進入主晶閘管的門極而起到了中心放大門極電流作用，故稱為中心放大門極。P2區(qū)橫向寄生電阻Rp2限制了輔助晶閘管過載，所以不會燒毀。
[0013]本發(fā)明的目的，特征及優(yōu)點將結合實施例，參照附圖作進一步的說明。通過實施例將有助于理解本發(fā)明，但不限制本發(fā)明的內容。本領域的普通技術人員能從發(fā)明公開的內容直接導出或聯想到的所有變形，均應認為是本發(fā)明的保護范圍。
【主權項】
1.一種快速晶閘管，其特征在于:該器件結構包括圓形中心門極1，在沿徑向距離圓形中心門極(1)外緣一定距離處設有具有齒輪式放大門極內基圓(2) + (7)、凸起式放大門極外基圓(3)和漸開線式放大門極分指(4)的漸開線多指放大門極，放大門極指數隨器件規(guī)格升高而適當增加，在沿徑向距離放大門極分指(4)末端一定距離處設置以內圓(5)和外圓(6)為邊界的邊緣倒角Λ，在中心門極(1)和漸開線多指放大門極(2) + (7) -(3)-(4)以外的陰極面上以一定的密度和規(guī)則分布一定直徑的圓形常規(guī)短路點。2.根據要求1所述的一種快速晶閘管，其特征在于漸開線式放大門極分指鋁層與中心放大門極相連，并且覆蓋在有陰極短路點分布的N2區(qū)域。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種KK200A-KK1600A系快速晶閘管。本發(fā)明包括中心門極，齒輪式放大門極內基圓，凸起式放大門極外基圓，漸開線式放大門極分指，以內圓和外圓為邊界的邊緣倒角，以及常規(guī)短路點。本發(fā)明一種快速晶閘管，其特征在于漸開線式放大門極分指鋁層與中心放大門極相連。本發(fā)明助于提高采用該系列器件設計制作的整機系統的相關性能，具有更加良好的市場前景、有利于明顯提高該系列器件及其相關整機系統產品的經濟效益和社會效益。
【IPC分類】H01L29/423, H01L29/74
【公開號】CN105470292
【申請?zhí)枴緾N201510951086
【發(fā)明人】劉鑾江
【申請人】劉鑾江
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年12月19日