[發明專利]晶閘管及晶閘管封裝件

無效

• 申請號: 201210286393.8
• 申請日: 2012-08-13
• 公開（公告）號: CN103594490A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 黃勤
• 申請（專利權）人: 無錫維賽半導體有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/744;H03K17/56
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 李儀萍

技術領域

本發明涉及電路領域，特別是涉及一種晶閘管及晶閘管封裝件。

背景技術

晶閘管是四層半導體結構，其具有陽極，陰極與門極，例如，如圖1所示，其為PNPN型可關斷晶閘管（GTO)器件的剖面結構示意圖，該可關斷晶閘管器件包括P型半導體層（即P1層）、N型半導體層（即N1層）、P型半導體層（即P2層）、及N型半導體層（即N2層）構成的層疊結構，其中，P1層引出電極作為陽極（Anode），P2層引出電極作為門極（Gate），N2層引出電極作為陰極（Cathode）。為了使該晶閘管導通，需要在該晶閘管的門極注入如圖2所示的電流，由此當該晶閘管的陽極與陰極間接入正向電壓時，該晶閘管導通；當需要關斷該晶閘管時，往往需要在門極和陰極間接入反偏電壓。

為了改善可關斷晶閘管的性能，在申請號為03805301的中國專利文獻中公開了一種發射極關斷晶閘管。然而，為了使該種發射極關斷晶閘管工作，需要復雜的脈沖和直流電流驅動電路，該脈沖和直流電流驅動電路可參見前述中國專利文獻中的說明書附圖中的圖6、8、10及11。

由上所述可見，現有可關斷晶閘管存在以下諸多缺點：

1、需要注入門極電流才能導通，導致驅動功耗大，而且該功耗會隨開關頻率的增加而增加；

2、門極驅動電路復雜；

3、往往需要反偏電壓才會進入阻斷狀態。

因此，迫切需要對現有晶閘管進行改進。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種門極無需注入電流也能正向導通的晶閘管。

本發明的另一目的在于提供一種晶閘管封裝件。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種PNPN型晶閘管，其至少包括：

由P型、N型、P型及N型半導體層構成的層疊結構，其中，在與作為陰極的N型半導體層接觸的P型半導體層中相對于該作為陰極的N型半導體層的區域具有第一開口。

本發明提供一種NPNP型晶閘管，其至少包括：

由N型、P型、N型及P型半導體層構成的層疊結構，其中，在與作為陽極的P型半導體層接觸的N型半導體層中相對于該作為陽極的P型半導體層的區域具有第二開口。

本發明還提供一種無需驅動電流的晶閘管，其至少包括：

晶閘管本體及受控開關單元；其中，當所述晶閘管本體為PNPN型時，所述受控開關單元連接所述PNPN型的晶閘管本體的門極及陰極；當所述晶閘管本體為NPNP型時，所述受控開關單元連接所述NPNP型的晶閘管本體的門極及陽極。

優選地，所述晶閘管本體包括前述的PNPN型晶閘管或NPNP型晶閘管。

優選地，所述受控開關單元包括作為受控開關的第一晶體管；更為優選地，所述第一晶體管包括多個并聯的子晶體管；更為優選地，所述子晶體管可以是金屬-氧化層-半導體場效應晶體管（MOSFET）。

優選地，所述受控開關單元包括作為受控開關的第二晶體管及與所述第二晶體管連接且能使所述晶閘管本體在導通時門極處于浮空態的浮空器件；更為優選地，所述浮空器件包括單個或多個并聯二極管、單個或多個并聯的電容、或單個或多個并聯的第三晶體管等。

本發明還提供一種晶閘管封裝件，其至少包括：

形成在半導體襯底材料上的前述無需驅動電流的晶閘管；

將所形成的無需驅動電流的晶閘管予以封裝的殼體及外露于所述殼體且與所述無需驅動電流的晶閘管連接的門極引腳、陰極引腳及陽極引腳。

如上所述，本發明的晶閘管由于具有開口，故當門極無電流注入時也能正向導通，有效降低能耗；此外，本發明的無需驅動電流的晶閘管將晶閘管本體與受控開關單元相結合，由此，當受控開關單元在電壓的驅動下導通時，晶閘管本體也能導通，而無需門極電流驅動；將所述無需驅動電流的晶閘管予以封裝成晶閘管封裝件，由此可方便用戶使用。

附圖說明

圖1顯示為現有PNPN型可關斷晶閘管（GTO)器件的剖面結構示意圖。

圖2顯示為現有PNPN型可關斷晶閘管（GTO)器件的門極驅動電流示意圖。

圖3a顯示為本發明的PNPN型晶閘管結構示意圖。

圖3b顯示為本發明的PNPN型晶閘管正向導通時的電流示意圖。

圖3c顯示為本發明的PNPN型晶閘管導通時的電流電壓特性示意圖。

圖3d顯示為本發明的PNPN型晶閘管關斷時的電流電壓特性示意圖。

圖4a顯示為本發明的NPNP型晶閘管結構示意圖。