[發明專利]新型電壓保護器件

無效

• 申請號: 200710099059.0
• 申請日: 2007-05-10
• 公開（公告）號: CN101304048A
• 公開（公告）日: 2008-11-12
• 發明（設計）人: 姜巖峰
• 申請（專利權）人: 北方工業大學
• 主分類號: H01L29/861
• 分類號: H01L29/861
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司
• 代理人: 趙鎮勇

技術領域

本發明涉及半導體領域，尤其涉及一種新型的電壓保護半導體器件。

背景技術

近年來，隨著國內電子節能燈的日趨普及，電壓保護器件的用量逐漸增大。 電壓保護器件主要是應用于電子節能燈、電子鎮流器和其它無線電線路中，而 在電子節能燈、電子鎮流器和其它無線電線路中，主要是使用雙向觸發二極管 作為電壓保護器件。雙向觸發二極管的主要技術難點是使雙向可控硅能夠可靠 觸發導通，即當雙向觸發二極管擊穿時，流過的工作電流大于雙向可控硅的門 極典型觸發電流，根據可控硅門極典型觸發電流的需求，一般是選用型號為 DB3的雙向觸發二極管。

DB3雙向觸發二極管是一種縱向五層半導體器件，是利用NPN雙極晶體管 收集極-發射極反向擊穿特性形成負阻現象實現雙向觸發的，具有低的反向漏 電流，較強的正向浪涌承受能力，較強的引線拉力承受能力等特性。如圖1所 示為DB3雙觸發二極管的結構示意圖，它是玻殼臺面型結構，是一種縱向五層 半導體器件，現對其工作特性進行介紹如下：

DB3雙觸發二極管是利用NPN雙極晶體管收集極-發射極反向穿通型擊 穿特性形成負阻現象，來實現雙向觸發的。NPN晶體管在共發射極電路中，當 基極開路時(即基極電流I_b＝0)，若外加電壓較小，收集極不發生雪崩倍增效 應；而當外加電壓加大至約為收集極-發射極的反向擊穿電壓BV_CEO時，收集極 -發射極穿通型擊穿，才會發生雪崩倍增效應，這個時候收集極反向偏壓減小， 收集極的電流增大，當收集極反向減少至維持電壓V_SUS時，收集極電流I_c突然變 大，出現了負阻現象，此時就能夠實現雙向觸發，使雙向可控硅能夠可靠導通。

當收集極發生雪崩擊穿，且BV_CEO＝V_B時，這里的V_B為收集極雪崩擊穿電壓， BV_CEO的最大值計算公式為：

BVCEO=BVCBO1+βom---(1)]]>

式(1)中BV_CBO為收集極雪崩倍增因子M趨于無窮大時，收集極上加的反 向偏壓，β_o為大電流直流放大系數，m為常數，與收集極摻雜濃度和摻雜種類 有關，從式(1)可知，雙觸發二級管出現負阻現象的條件與m和β_o有關。DB3 雙觸發二極管的伏安特性曲線由圖2所示，其電性能參數如下表1所示：

從上表可以看出，DB3電性能參數的一致性較好，其轉折電壓V_BO基本上在 30V左右，這樣具有很好的一致性，可以應用在板級電源的保護中。但同時也 可以看出，以上器件由于完全依靠穿通型的擊穿作用機制，在制作器件時，襯 底材料必須選擇高阻，并且必須進行60微米以上的深結擴散。

以上所述的DB3雙觸發二極管的主要優點是具有較低的反向漏電流，較強 的正向浪涌承受能力。這種性能可以保證，當雙向觸發二極管擊穿時，流過的 工作電流大于雙向可控硅的門極典型觸發電流，使雙向可控硅能夠可靠觸發導 通。

而這種性能是利用NPN雙極晶體管收集極-發射極反向擊穿特性形成負 阻現象來實現的，要想形成負阻現象就必須使用P型低濃度摻雜襯底，N區采用 深擴散，使用的襯底也非常薄。