专利名称：一种快速晶闸管的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及大功率半导体器件-电力晶闸管，具体涉及KK200A-KK1600A系列
快速晶闸管。
背景技术：
常规KK200A-KK1600A系列快速晶闸管存在门极控制开启时间长、di/dt和dv/dt 耐量低、门极控制开启均勻性差、开启动态热对称性差、高温可靠性差、通态电流较低、通态 压降较高等特点。
发明内容本实用新型的目的是为了提供一种快速晶闸管，从而显著改善快速晶闸管的门极 控制开启时间、di/dt和dv/dt耐量、门极控制开启均勻性、开启动态热对称性、高温可靠 性、通态电流和通态压降等性能。为实现本实用新型的目的，采用如下技术方案一种快速晶闸管，该器件结构制作在圆形导体基片上，放大门极设计成渐开线多 指结构；该器件结构包括圆形中心门极，在沿径向距离圆形中心门极外缘一定距离处设有 具有齿轮式放大门极内基圆、凸起式放大门极外基圆和渐开线式放大门极分指的渐开线多 指放大门极，所述渐开线多指放大门极指数随器件规格升高而适当增加，在沿径向距离所 述渐开线式放大门极分指末端一定距离处设置以内圆和外圆为边界的边缘倒角，在圆形中 心门极和渐开线多指放大门极以外的阴极面上以一定的密度和规则分布一定直径的圆形 常规短路点。作为优选，将KK200A-KK1600A系列快速晶闸管放大门极设计成渐开线多指结构， 该器件结构原理渐开线式放大门极分指铝层与中心放大门极相连，并且覆盖在有阴极短 路点分布的区域。渐开线式放大门极分指的主要作用是在有阴极短路点分布的区域迅速建 立等电位线，将辅助晶闸管的电流沿径向和侧向迅速分流，将分散的电流通过覆盖的短路 点比较均勻地迅速注入主晶闸管的门极，并以渐开线式放大门极分指为基准，沿其法向的 P2区寄生横向分布电阻上产生横向压降和电场，经其他阴极短路电流如阴极，从而迅速而 均勻的触发整个主晶闸管导通。对于整个有效阴极面各点分布更趋于均勻分布，死点少，增 加了开启均勻性，电流更趋于均勻分布，增加了开启动态热对称性，温度分布均勻，利于散 热，高温可靠性增加，全面积导通更彻底，压降更小，从而有助于提高采用该系列器件设计 制作的整机系统的相关性能，同时不影响整机系统的成本，因此具有更加良好的市场前景、 有利于明显提高该系列器件及其相关整机系统产品的经济效益和社会效益。一种快速晶闸管，包括主晶闸管和集成在主晶闸管内的辅助晶闸管，两个晶闸管 拥有共同的阳极，而辅助晶闸管的阴极经一电阻与主晶闸管的门极相连。辅助晶闸管N20 区上的阴极铝层和P2区短路。当晶闸管处于阻断态、阳极和阴极之间施加足够高的电压， 且门极施加足够大的电流Ie时，辅助晶闸管首先开通。辅助晶闸管开通后，其阴极k的电位
3迅速提高到接近阳极电位，即k-Κ之间具有接近主晶闸管阳极_阴极之间的电势差，流过导 通的辅助晶闸管的阳极电流便成为主晶闸管的触发电流，因而具有很强的驱动能力，流经 N21区下方的P2区横向寄生电阻RP2和短路点时迅速引入较高的横向压降和电场，从而致 使主晶闸管迅速开通。流经辅助晶闸管的电流进入主晶闸管的门极而起到了中心放大门极 电流作用，故称为中心放大门极。P2区横向寄生电阻RP2限制了辅助晶闸管过载，所以不会
梓臼咎 hm^Xo本实用新型将KK200A-KK1600A系列快速晶闸管放大门极设计成渐开线多指结 构，能够有效改善快速晶闸管的门极控制开启时间、di/dt和dv/dt耐量、门极控制开启均 勻性、开启动态热对称性、高温可靠性、通态电流和通态压降等性能，从而有助于提高采用 该系列器件设计制作的整机系统的相关性能，同时不影响整机系统的成本，因此具有更加 良好的市场前景、有利于明显提高该系列器件及其相关整机系统产品的经济效益和社会效
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图1是本实用新型的结构示意图图2是本实用新型的中心放大门极辅助开启原理示意图
具体实施方式
以下结合附图进一步说明如图1所示，该一种快速晶闸管包括在其阴极侧中心设有圆形中心门极1，在沿径 向距离圆形中心门极1外缘一定距离处设有具有齿轮式放大门极内基圆2，7、凸起式放大 门极外基圆3和渐开线式放大门极分指4的渐开线多指放大门极，渐开线多指放大门极指 数随器件规格升高而适当增加，在沿径向距离所述渐开线式放大门极分指4末端一定距离 处设置以内圆5和外圆6为边界的边缘倒角，在圆形中心门极1和渐开线多指放大门极以 外的阴极面上以一定的密度和规则分布一定直径的圆形常规短路点。如图2所示，渐开线式放大门极分指铝层与中心放大门极相连，并且覆盖在有阴 极短路点分布的区域。渐开线式放大门极分指的主要作用是在有阴极短路点分布的区域迅 速建立等电位线，将辅助晶闸管的电流沿径向和侧向迅速分流，将分散的电流通过覆盖的 短路点比较均勻地迅速注入主晶闸管的门极，并以渐开线式放大门极分指为基准，沿其法 向的P2区寄生横向分布电阻上产生横向压降和电场，经其他阴极短路电流如阴极，从而迅 速而均勻的触发整个主晶闸管导通。如图2所示，中心放大门极辅助开启原理图包括主晶闸管和集成在主晶闸管内的 辅助晶闸管，两个晶闸管拥有共同的阳极，而辅助晶闸管的阴极经一电阻与主晶闸管的门 极相连。辅助晶闸管N20区上的阴极铝层和P2区短路。当晶闸管处于阻断态、阳极和阴极 之间施加足够高的电压，且门极施加足够大的电流Ie时，辅助晶闸管首先开通。辅助晶闸管 开通后，其阴极k的电位迅速提高到接近阳极电位，即k-K之间具有接近主晶闸管阳极-阴 极之间的电势差，流过导通的辅助晶闸管的阳极电流便成为主晶闸管的触发电流，因而具 有很强的驱动能力，流经N21区下方的P2区横向寄生电阻RP2和短路点时迅速引入较高的 横向压降和电场，从而致使主晶闸管迅速开通。流经辅助晶闸管的电流进入主晶闸管的门极而起到了中心放大门极电流作用，故称为中心放大门极。P2区横向寄生电阻RP2限制了 辅助晶闸管过载，所以不会烧毁。 本实用新型的目的，特征及优点将结合实施例，参照附图作进一步的说明。通过 实施例将有助于理解本实用新型，但不限制本实用新型的内容。本领域的普通技术人员能 从本实用新型公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本实用新型的保护范围。
权利要求一种快速晶闸管，其特征在于该器件结构包括圆形中心门极(1)，在沿径向距离圆形中心门极(1)外缘一定距离处设有具有齿轮式放大门极内基圆(2，7)、凸起式放大门极外基圆(3)和渐开线式放大门极分指(4)的渐开线多指放大门极，所述渐开线多指放大门极指数随器件规格升高而适当增加，在沿径向距离所述渐开线式放大门极分指(4)末端一定距离处设置以内圆(5)和外圆(6)为边界的边缘倒角，在圆形中心门极(1)和渐开线多指放大门极以外的阴极面上以一定的密度和规则分布一定直径的圆形常规短路点。
2.根据要求1所述的一种快速晶闸管，其特征在于所述渐开线式放大门极分指铝层 与圆形中心门极相连，并且覆盖在有阴极短路点分布的区域。
专利摘要本实用新型涉及一种KK200A-KK1600A系列快速晶闸管。本实用新型包括中心门极，齿轮式放大门极内基圆，凸起式放大门极外基圆，渐开线式放大门极分指，以内圆和外圆为边界的边缘倒角，以及常规短路点。本实用新型一种快速晶闸管，其特征在于渐开线式放大门极分指铝层与中心放大门极相连。本实用新型有助于提高采用该系列器件设计制作的整机系统的相关性能，具有更加良好的市场前景、有利于明显提高该系列器件及其相关整机系统产品的经济效益和社会效益。
文档编号H01L29/41GK201667335SQ20092018962
公开日2010年12月8日 申请日期2009年7月23日 优先权日2009年7月23日
发明者张海鹏, 王勇 申请人:杭州汉安半导体有限公司