[發明專利]一種新型結構的雙向晶閘管

在審

• 申請號: 201810716760.0
• 申請日: 2018-07-03
• 公開（公告）號: CN108899360A
• 公開（公告）日: 2018-11-27
• 發明（設計）人: 高山城;王正鳴;陳黃鸝
• 申請（專利權）人: 西安派瑞功率半導體變流技術股份有限公司
• 主分類號: H01L29/423
• 分類號: H01L29/423;H01L29/06;H01L29/747
• 代理公司: 西安文盛專利代理有限公司 61100
• 代理人: 彭冬英

本發明提供了一種新型結構的雙向晶閘管，包括晶閘管ThA和晶閘管ThB，兩個晶閘管ThA和ThB反并聯集成在同一硅片上，它們共用了同一個晶體管PN^?P，通過中間的隔離槽將兩只晶閘管完全分開，整個器件關于中心O對稱。本發明兩個反并聯晶閘管結構完全對稱，所以正反向觸發靈敏度和均勻性一致、電熱特性完全相同；中間的隔離槽將兩個晶閘管完全分開，并在隔離槽上生長氧化層，防止兩反并聯晶閘管相互影響，既提高雙向晶閘管的換向dv/dt耐量，又保證器件不受外界雜質污染。兩個晶閘管可以單獨設計，本發明成功研制了6英寸3000A/8500V特高壓超大功率雙向晶閘管，廣泛應用于電力電子技術裝置中，提高了裝置的可靠性和穩定性。

技術領域

本發明屬于電力半導體器件技術領域，涉及一種全波功率開關器件，具體涉及6英寸3000A/8500V一種新型結構的雙向晶閘管。

背景技術

雙向晶閘管是將兩個晶閘管反并聯集成到同一個芯片內。可見一個雙向晶閘管器件相當于兩個單獨的晶閘管，因此在電力電子技術中雙向晶閘管具有功率處理高效、節能、節材、穩定性、可靠性高等優點。

目前國內現有技術所制造的雙向晶閘管，采用傳統的五層三端結構，如圖1所示。正面采用了壓接技術，反面采用了燒結技術，造成了結構上的不對稱；正面采用直接門極觸發，門極觸發電流小；反面采用遙控門極觸發，門極觸發電流大。正面利用平面電阻隔離兩個反并聯的晶閘管，反面由于燒結技術無法隔離兩個晶閘管，造成導通時兩晶閘管相互影響，換向dv/dt耐量低，造成目前所制造的雙向晶閘管阻斷電壓和通流能力容量均低，國內最高水平為通流能力為1000A，阻斷電壓為2000V，di/dt和dv/dt耐量不能兼顧，換向dv/dt能力較差，而且正反向觸發靈敏度存在差異，很不一致，在許多場合下不能勝任。國外雙向晶閘管的制造水平，也只做到電流能力在1500A以下，耐壓能力在6500V以下，可見功率容量還是不夠高，在許多高壓大電流的場合不能勝任，迫切需要研發新一代6英寸3000A/8500V大功率雙向晶閘管。

發明內容

本發明的目的是提供一種新型結構的雙向晶閘管，解決現有技術中功率容量低、di/dt和dv/dt耐量不能兼顧、換向dv/dt耐量較差，正反向觸發特性存在差異的問題。

本發明所采用的技術方案是，一種新型結構的雙向晶閘管，包括晶閘管ThA和晶閘管ThB，從橫向看，包括晶閘管ThA的中心門極(1)、晶閘管ThA的放大門極(2)、晶閘管ThA的陰極(3)、晶閘管ThA和晶閘管ThB共用的臺面(4)、晶閘管ThB的陽極(5)，晶閘管ThA的中心門極(1)位于器件中心，為“蠶豆形狀”，中心門極(1)一端設有放大門極(2)，放大門極(2)由一個線段狀粗支干和三個圓弧狀細支干組成，器件表面一側設有晶閘管ThA的陰極(3)，另一側設有晶閘管ThB的陽極(5)，放大門極(2)深入陰極(3)內部，均勻分隔陰極(3)區域，晶閘管ThA的陰極(3)與晶閘管ThB的陽極(5)之間設有隔離槽(6)，晶閘管ThA的中心門極(1)與晶閘管ThB的陽極(5)之間設有隔離槽(7)，晶閘管ThA的放大門極(2)與晶閘管ThA的陰極(3)之間設有隔離間距(8)，隔離槽(6)、(7)上設有絕緣保護的氧化層(9)，器件的最外端設有臺面(4)圓環，與陰極(3)相連，縱向分五層四端結構，五層分別為N_eA層、P+P_eB層、N-層、P_eA+P層、N_eB層；四端指A_B+K_A端、G_A端、A_A+K_B端、G_B端，形成晶閘管ThA和晶閘管ThB，集成在同一硅片內，關于中心O對稱。