[實(shí)用新型]P溝道大功率半導(dǎo)體恒電流二極管

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200720200016.2
• 申請日: 2007-01-15
• 公開（公告）號: CN201066692Y
• 公開（公告）日: 2008-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉橋
• 申請（專利權(quán)）人: 貴州大學(xué)
• 主分類號: H01L29/861
• 分類號: H01L29/861
• 代理公司: 貴陽中新專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 劉楠

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種利用半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的物理過程實(shí)現(xiàn)恒電流特性的P溝道大功率半導(dǎo)體恒電流二極管，屬于二端半導(dǎo)體器件技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

現(xiàn)有技術(shù)中，恒電流源是電子設(shè)備和裝置中常用的一種技術(shù)，一般采用電子模塊或集成電路實(shí)現(xiàn)。恒電流二極管是實(shí)現(xiàn)恒流源的一種半導(dǎo)體器件。目前國際國內(nèi)的恒流二極管通常都是小電流、小功率的產(chǎn)品(輸出電流：0.5mA-10mA；)，主要用于電子電路中的基準(zhǔn)電流設(shè)定。由于電流、功率過小，不能直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于：提供一種利用半導(dǎo)體物理特性、可以直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載的P溝道大功率半導(dǎo)體恒電流二極管，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。

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

本實(shí)用新型的特點(diǎn)是通過半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的物理過程實(shí)現(xiàn)恒流特性，不是集成電路和電子模塊(組件)的技術(shù)。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(gòu)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(dǎo)體材料上，集成電路的結(jié)構(gòu)復(fù)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(shí)用新型利用結(jié)型場效應(yīng)管JFET作為小電流恒流源，向擔(dān)任電流擴(kuò)展的雙極型晶體管提供恒定基極電流，經(jīng)過雙極型晶體管成比例(線性)放大(擴(kuò)展)成為大恒定電流。在半導(dǎo)體材料上采用半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)其物理功能。同現(xiàn)有的集成電路和電子模塊(組件)技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有利用半導(dǎo)體物理特性、實(shí)現(xiàn)恒流電路的功能，而且結(jié)構(gòu)簡單，采用電流擴(kuò)展方法可以直接恒流驅(qū)動(dòng)負(fù)載的優(yōu)點(diǎn)，表現(xiàn)于現(xiàn)有二極管的一些技術(shù)特征，也可以作為恒電流電源直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載。

附圖說明

附圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖2為本實(shí)用新型的等效電路圖；

附圖3為本實(shí)用新型恒流二極管的電路特性圖。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型的實(shí)施例：在N型半導(dǎo)體襯底(2)上擴(kuò)散出一個(gè)P型半導(dǎo)體區(qū)域(4)和一個(gè)P型半導(dǎo)體區(qū)域(3)，P型半導(dǎo)體區(qū)域(4)和P型半導(dǎo)體區(qū)域(3)通過金屬電極(7)連接；在P型半導(dǎo)體區(qū)域(4)上擴(kuò)散出N⁺型半導(dǎo)體區(qū)(6)形成P型溝道結(jié)型場效應(yīng)管JFET的柵極，將P型半導(dǎo)體區(qū)域(4)作為P型溝道結(jié)型場效應(yīng)管JFET；將N型半導(dǎo)體襯底(2)、P型半導(dǎo)體區(qū)(4)和N⁺型半導(dǎo)體區(qū)(6)通過金屬電極(8)連接，形成小電流恒流源；在P型半導(dǎo)體區(qū)域(3)上擴(kuò)散出N⁺型半導(dǎo)體(5)，N⁺型半導(dǎo)體(5)連接金屬電極作為負(fù)極；N型半導(dǎo)體襯底(2)下面連接金屬電極(1)作為正極。在半導(dǎo)體材料上方設(shè)有一層二氧化硅(10)。

本實(shí)用新型等效電路如圖2所示，I1是小電流恒流源，經(jīng)電流放大單元將I1的電流擴(kuò)展，形成大電流恒流源。本實(shí)用新型采用P型半導(dǎo)體區(qū)域(3)上的N⁺型半導(dǎo)體(5)作為雙極型晶體管發(fā)射極，P型半導(dǎo)體區(qū)域(3)作為雙極型晶體管的基極與P型溝道結(jié)型場效應(yīng)管JFET柵極連接，N型半導(dǎo)體襯底(2)作為雙極型晶體管集電極。通過上述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)大功率恒電流輸出。

本實(shí)用新型的器件特性相當(dāng)于一個(gè)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(dá)到20mA-1A系列的輸出恒定電流，而當(dāng)前普通的恒電流二極管只能輸出0.5mA-10mA的電流。