[發(fā)明專利]新型電壓保護器件

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710099059.0
• 申請日: 2007-05-10
• 公開（公告）號: CN101304048A
• 公開（公告）日: 2008-11-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姜巖峰
• 申請（專利權(quán)）人: 北方工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H01L29/861
• 分類號: H01L29/861
• 代理公司: 北京凱特來知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 趙鎮(zhèn)勇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，尤其涉及一種新型的電壓保護半導(dǎo)體器件。

背景技術(shù)

近年來，隨著國內(nèi)電子節(jié)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(yīng)用于電子節(jié)能燈、電子鎮(zhèn)流器和其它無線電線路中，而 在電子節(jié)能燈、電子鎮(zhèn)流器和其它無線電線路中，主要是使用雙向觸發(fā)二極管 作為電壓保護器件。雙向觸發(fā)二極管的主要技術(shù)難點是使雙向可控硅能夠可靠 觸發(fā)導(dǎo)通，即當(dāng)雙向觸發(fā)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(fā)電流，根據(jù)可控硅門極典型觸發(fā)電流的需求，一般是選用型號為 DB3的雙向觸發(fā)二極管。

DB3雙向觸發(fā)二極管是一種縱向五層半導(dǎo)體器件，是利用NPN雙極晶體管 收集極-發(fā)射極反向擊穿特性形成負(fù)阻現(xiàn)象實現(xiàn)雙向觸發(fā)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(fā)二極管的結(jié)構(gòu)示意圖，它是玻殼臺面型結(jié)構(gòu)，是一種縱向五層 半導(dǎo)體器件，現(xiàn)對其工作特性進行介紹如下：

DB3雙觸發(fā)二極管是利用NPN雙極晶體管收集極-發(fā)射極反向穿通型擊 穿特性形成負(fù)阻現(xiàn)象，來實現(xiàn)雙向觸發(fā)的。NPN晶體管在共發(fā)射極電路中，當(dāng) 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(fā)生雪崩倍增效 應(yīng)；而當(dāng)外加電壓加大至約為收集極-發(fā)射極的反向擊穿電壓BV_CEO時，收集極 -發(fā)射極穿通型擊穿，才會發(fā)生雪崩倍增效應(yīng)，這個時候收集極反向偏壓減小， 收集極的電流增大，當(dāng)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(xiàn)了負(fù)阻現(xiàn)象，此時就能夠?qū)崿F(xiàn)雙向觸發(fā)，使雙向可控硅能夠可靠導(dǎo)通。

當(dāng)收集極發(fā)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(shù)，m為常數(shù)，與收集極摻雜濃度和摻雜種類 有關(guān)，從式(1)可知，雙觸發(fā)二級管出現(xiàn)負(fù)阻現(xiàn)象的條件與m和β_o有關(guān)。DB3 雙觸發(fā)二極管的伏安特性曲線由圖2所示，其電性能參數(shù)如下表1所示：

從上表可以看出，DB3電性能參數(shù)的一致性較好，其轉(zhuǎn)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(yīng)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(jié)擴散。

以上所述的DB3雙觸發(fā)二極管的主要優(yōu)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(dāng)雙向觸發(fā)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(fā)電流，使雙向可控硅能夠可靠觸發(fā)導(dǎo) 通。

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