[發明專利]碳化硅二極管芯片內專用保護電路

在審

• 申請號: 202010151663.9
• 申請日: 2020-03-06
• 公開（公告）號: CN111404133A
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發明（設計）人: 呂全亞;周琦;莊娟梅;郭建新;劉域庭;陳莉娜
• 申請（專利權）人: 常州佳訊光電產業發展有限公司
• 主分類號: H02H9/04
• 分類號: H02H9/04;H01L23/04;H01L23/367;H05K7/20
• 代理公司: 常州市華信天成專利代理事務所(普通合伙) 32294
• 代理人: 何學成

本發明屬于半導體技術領域，涉及碳化硅二極管芯片內專用保護電路，包括封裝外殼、位于封裝外殼內的一個或多個串聯在一起的芯片以及連接于封裝外殼兩端的引線，所述芯片內設有碳化硅二極管、保護電路，所述保護電路包括電感和電容，所述電感和電容串聯形成的保護電路與碳化硅二極管并聯；所述保護電路還包括與電容并聯的電阻，并聯的電容和電阻與電感串聯。該專用保護電路在封裝結構內消除吸收碳化硅二極管在應用時與電感元件所產生的尖峰高壓及高頻干擾諧波，從而保護電路，提高碳化硅二極管的使用壽命；穩定并拉寬禁帶的寬度，提高深度，吸收寄生諧波。

技術領域

本發明屬于半導體技術領域，具體涉及碳化硅二極管芯片內專用保護電路。

背景技術

碳化硅是目前發展最成熟的寬禁帶半導體材料，與普通硅的元器件相比，具有高耐壓性，在開關電源、高頻整流器上應用廣泛。但由于其應用在高壓電路上，在存在反向電動勢時，存在爬電、漏電等危險，存在較大的安全隱患；在使用時，由于電阻的存在，會影響諧振頻率，影響二極管的吸收深度。

現有硅晶二極管在使用時，由于耐壓性能有限，通常會并聯安全電路，從而保護電路；但碳化硅二極管應用時，由于其具有耐高壓性能，除特定情況下，通常不會設置保護電路。這兩種設置的保護電路需要引線長，存在電磁干擾；外置的保護電路增加了結構的復雜程度，存在安全隱患。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：針對上述缺陷，本發明提供一種碳化硅二極管芯片內專用保護電路，在封裝結構內消除吸收碳化硅二極管在應用時與電感元件所產生的尖峰高壓及高頻干擾諧波，從而保護電路，提高碳化硅二極管的使用壽命；穩定并拉寬禁帶的寬度，提高深度，消除寄生諧波。

本發明解決其技術問題采用的技術方案如下：碳化硅二極管芯片內專用保護電路，包括封裝外殼、位于封裝外殼內的一個或多個串聯在一起的芯片以及連接于封裝外殼兩端的引線，所述芯片內設有碳化硅二極管、保護電路，所述保護電路包括電感和電容，所述電感和電容串聯形成的保護電路與碳化硅二極管并聯。通過電感和電容串聯后與碳化硅二極管并聯，吸收電路中的寄生諧波，進一步加深禁帶深度，穩定并拉寬禁帶的寬度；該電感和電容對碳化硅二極管的特定頻率具有專用性；保護電路可以在封裝結構內消除吸收碳化硅二極管在應用時與電感元件所產生的尖峰高壓及特定頻率干擾諧波，提高碳化硅二極管的使用壽命。

進一步的，所述保護電路還包括與電容并聯的電阻，并聯的電容和電阻與電感串聯。當電路中增加與電容并聯的電阻后，可以拉寬禁帶寬度，還可以對二極管進行保護，形成的吸收回路可以解決頻率高的問題，改變并控制諧振頻率。

進一步的，所述電感為刻畫或印刷在芯片上的蛇形引線。通過或印刷電感，可以減小該碳化硅二極管芯片內專用保護電路的體積，實現封裝二極管的小型化、微型化。

進一步的，所述碳化硅二極管個數大于2時，相鄰的碳化硅二極管共陰設置或共陽設置；每個碳化硅二極管分別與保護電路并聯，所述保護電路為串聯的電感和電容；所述保護電路包括電阻，所述電阻與電容并聯后與電感串聯。對每一個碳化硅二極管進行保護電路的設置，在同等數量的碳化硅二極管串并聯在一起時耐壓性能更好，提高使用設備的工作效率。

進一步的，所述碳化硅二極管大于2個時，所述相鄰碳化硅二極管之間距離不小于3mm，所述芯片與封裝外殼間的距離為0.5mm—5mm。控制內部碳化硅二極管之間的距離，可以有效防止碳化硅二極管工作時產生電磁干擾，又可以避免引線長度過長，產生引線輻射；控制芯片與封裝外殼之間的距離，既能避免封裝外殼的材料浪費，又可以避免封裝外殼被內部高電壓擊穿，提高封裝碳化硅二極管的保護性能，防止發生漏電、爬電現象。

進一步的，所述電容和電阻為片狀或印刷結構。采用片狀或印刷結構的電容器和電阻，減小封裝外殼內部的空間，滿足封裝要求，實現更小體積的高壓碳化硅二極管的制備。