[其他]大功率轉(zhuǎn)折二極管

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 86201268
• 申請日: 1986-03-06
• 公開（公告）號: CN86201268U
• 公開（公告）日: 1987-12-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃守南;韓偉德;凌煒
• 申請（專利權(quán)）人: 機(jī)械工業(yè)部廣州電器科學(xué)研究所
• 主分類號: H01L29/74
• 分類號: H01L29/74;H01L23/36
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

轉(zhuǎn)折二極管，亦稱BOD，是電力半導(dǎo)體器件。圖1是其伏安特性曲線，反向特性與普通二極管相同，而正向特性有別于普通的二極管。當(dāng)元件兩端施加正向電壓時，如果電壓低于轉(zhuǎn)折電壓VBO，元件呈高阻狀態(tài)；如果電壓等于或高于VBO，元件即會發(fā)生轉(zhuǎn)折導(dǎo)通，元件呈低阻狀態(tài)，這時流過元件的工作電流很大，而元件兩端的壓降很小，一般在3V以下。

公知的轉(zhuǎn)折二極管，管芯直徑一般很小，在15mm以下，而工作電流不超過30安。因此，只適宜在較小功率的場合下應(yīng)用。如果要增大轉(zhuǎn)折二極管的電流，必然要增大硅片的直徑。事實(shí)上，簡單地增加直徑并不能使工作電流大幅度地提高。這是因?yàn)楣杵睆皆龃笠院螅杵螾N結(jié)產(chǎn)生的缺陷或由擴(kuò)散引起的雜質(zhì)分布不均勻的機(jī)率隨之增大，在元件最初轉(zhuǎn)折導(dǎo)通時，大電流就會集中地從有缺陷的地方通過，從而引起局部高溫，致使元件在第一次導(dǎo)通后就永久地破壞。因此，在需要通過大電流的情況下，如工作電流需要達(dá)到幾百安，甚至幾千安時，現(xiàn)有技術(shù)是將轉(zhuǎn)折二極管接到大功率晶閘管的門極回路，用它來觸發(fā)大功率晶閘管的導(dǎo)通來達(dá)到增大電流的目的。圖2是組件的原理線路，其中（1）是公知的轉(zhuǎn)折二極管，（2）是大功率晶閘管。

本實(shí)用新型的任務(wù)是制造出一種轉(zhuǎn)折二極管，既具有和公知的轉(zhuǎn)折二極管相同的伏安特性，又具有圖2的組件所具有的功能，也就是使轉(zhuǎn)折二極管的工作電流比現(xiàn)有技術(shù)提高2～3個數(shù)量級。

本實(shí)用新型的解決方案是根據(jù)工作電流的大小，適當(dāng)選擇硅片的參數(shù)及其直徑，其直徑一般等于或大于30mm，硅片要盡量消除任何局部的缺陷，平整度控制在5μm以下，表面光潔度為8～12。硅片采用兩次擴(kuò)散法加工，而兩次擴(kuò)散的結(jié)深及表面深度要嚴(yán)格控制和互相匹配。第一次擴(kuò)散采用真空閉管法，硅片的表面濃度要求達(dá)到高度均勻，結(jié)深在80μm以上；第二次擴(kuò)散可以用涂層擴(kuò)散法，其結(jié)深15μm以上，第二次擴(kuò)散的表面濃度應(yīng)為第一次擴(kuò)散的1000倍以上。

本實(shí)用新型的元件是平板壓接式結(jié)構(gòu)，在使用時可以安裝散熱器，散熱器以機(jī)械方法夾緊元件的兩個電極，使之能良好地導(dǎo)電與散熱。

本實(shí)用新型的大功率轉(zhuǎn)折二極管，由于工作電流遠(yuǎn)比公知的轉(zhuǎn)折二極管大，因此，可以直接用于大型電器設(shè)備，如大型發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)子過電壓保護(hù)器上。其明顯的優(yōu)點(diǎn)是過流能力大，動作電壓（即轉(zhuǎn)折電壓）準(zhǔn)確，線路簡單，工作可靠，而且體積小。

圖3和圖4描述了本實(shí)用新型的一個實(shí)施例。

圖3是工作電流為3000安（每次導(dǎo)通時間1秒）的大功率轉(zhuǎn)折二極管的管芯剖面圖，N₂（3），P₂（4），N₁（5），P₁（6）為用擴(kuò)散法形成的同一硅片（9）上的四個PN層，硅片（9）與鋁片（8）及鉬片（7）用真空燒結(jié)的方法結(jié)合在一起，直徑都是45mm，鉬片（7）是陽極。在N₂（3）上有許多均布的小洞，這是短路點(diǎn)（10）。復(fù)蓋在N₂（3）上及短路點(diǎn)（10）上的鋁層（11）是陰極。硅片（9）的平整度≤5μm，表面光潔度10以上，第一次擴(kuò)散結(jié)深110～115μm，第二次擴(kuò)散結(jié)深20～25μm，第二次擴(kuò)散的表面濃度要比第一次高1200～1500倍以上。

圖4是工作電流為3000安的大功率轉(zhuǎn)折二極管的結(jié)構(gòu)剖面圖。金屬片（12），陶瓷環(huán)（13）和金屬片（14）用陶瓷金屬化工藝焊接成上管殼。金屬片（15），陶瓷環(huán)（16）和金屬片（17）相應(yīng)構(gòu)成下管殼，管芯（18）的上面放置銀墊片（19）和鍍銀的紫銅塊（23）后，一起置于上下管殼之間。管芯的周圍襯墊一圈聚四氟乙烯片（22），然后將上下管殼在（21）處焊成一體。元件在應(yīng)用時，要用金屬的壓頭（20）和（24）給元件的兩電極施加足夠大的壓力，使其導(dǎo)電導(dǎo)熱性能良好，并且通過這兩個金屬壓頭接到電路中去。