[實用新型]P溝道大功率半導體恒電流二極管

無效

• 申請號: 200720200016.2
• 申請日: 2007-01-15
• 公開（公告）號: CN201066692Y
• 公開（公告）日: 2008-05-28
• 發明（設計）人: 劉橋
• 申請（專利權）人: 貴州大學
• 主分類號: H01L29/861
• 分類號: H01L29/861
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所
• 代理人: 劉楠

技術領域

本實用新型涉及一種利用半導體結構的物理過程實現恒電流特性的P溝道大功率半導體恒電流二極管，屬于二端半導體器件技術領域。

背景技術

現有技術中，恒電流源是電子設備和裝置中常用的一種技術，一般采用電子模塊或集成電路實現。恒電流二極管是實現恒流源的一種半導體器件。目前國際國內的恒流二極管通常都是小電流、小功率的產品(輸出電流：0.5mA-10mA；)，主要用于電子電路中的基準電流設定。由于電流、功率過小，不能直接驅動負載。

發明內容

本實用新型的目的在于：提供一種利用半導體物理特性、可以直接驅動負載的P溝道大功率半導體恒電流二極管，以克服現有技術的不足。

本實用新型的P溝道大功率半導體恒電流二極管，它包括N型半導體襯底(2)，在N型半導體襯底(2)上設有一個P型半導體區域(4)和一個P型半導體區域(3)，P型半導體區域(4)和P型半導體區域(3)通過金屬電極(7)連接；在P型半導體區域(4)上設有N⁺型半導體區域(6)，N型半導體襯底(2)、P型半導體區(4)和N⁺型半導體區(6)通過金屬電極(8)連接；在P型半導體區域(3)上也設有N⁺型半導體(5)，N⁺型半導體(5)連接金屬電極(9)。金屬電極(9)的輸出電流為20mA-1A。

本實用新型的特點是通過半導體器件結構的物理過程實現恒流特性，不是集成電路和電子模塊(組件)的技術。電子模塊組件是采用電子器件(包括集成電路)在電路板上按電路方式組裝構成，體積較大。集成電路是將電子元器件按電路方式制作在一塊半導體材料上，集成電路的結構復雜，特別是大功率集成電路。集成電路和電子模塊(組件)都是多端口電子部件，安裝使用不便。本實用新型利用結型場效應管JFET作為小電流恒流源，向擔任電流擴展的雙極型晶體管提供恒定基極電流，經過雙極型晶體管成比例(線性)放大(擴展)成為大恒定電流。在半導體材料上采用半導體器件結構實現其物理功能。同現有的集成電路和電子模塊(組件)技術相比，本實用新型具有利用半導體物理特性、實現恒流電路的功能，而且結構簡單，采用電流擴展方法可以直接恒流驅動負載的優點，表現于現有二極管的一些技術特征，也可以作為恒電流電源直接驅動負載。

附圖說明

附圖1為本實用新型的結構示意圖；

附圖2為本實用新型的等效電路圖；

附圖3為本實用新型恒流二極管的電路特性圖。

具體實施方式

本實用新型的實施例：在N型半導體襯底(2)上擴散出一個P型半導體區域(4)和一個P型半導體區域(3)，P型半導體區域(4)和P型半導體區域(3)通過金屬電極(7)連接；在P型半導體區域(4)上擴散出N⁺型半導體區(6)形成P型溝道結型場效應管JFET的柵極，將P型半導體區域(4)作為P型溝道結型場效應管JFET；將N型半導體襯底(2)、P型半導體區(4)和N⁺型半導體區(6)通過金屬電極(8)連接，形成小電流恒流源；在P型半導體區域(3)上擴散出N⁺型半導體(5)，N⁺型半導體(5)連接金屬電極作為負極；N型半導體襯底(2)下面連接金屬電極(1)作為正極。在半導體材料上方設有一層二氧化硅(10)。

本實用新型等效電路如圖2所示，I1是小電流恒流源，經電流放大單元將I1的電流擴展，形成大電流恒流源。本實用新型采用P型半導體區域(3)上的N⁺型半導體(5)作為雙極型晶體管發射極，P型半導體區域(3)作為雙極型晶體管的基極與P型溝道結型場效應管JFET柵極連接，N型半導體襯底(2)作為雙極型晶體管集電極。通過上述半導體結構實現大功率恒電流輸出。

本實用新型的器件特性相當于一個大功率恒電流二極管(如圖3所示)，金屬電極(9)的輸出電流可達到20mA-1A系列的輸出恒定電流，而當前普通的恒電流二極管只能輸出0.5mA-10mA的電流。