专利名称：具有温度补偿的二极管元件的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种二极管元件，特别涉及一种具有温度补偿的二极管元件。
背景技术：
由于PN接面二极管的顺向偏压导通、逆向偏压截止的特性，PN接面二极管常做为开关使用。另一方面，齐纳二极管(Zener Diode)于接收逆向偏压而达到崩溃电压时，可提供稳定的电压值的特性。因此，PN接面二极管与齐纳二极管被广泛运用于各种电路中。然而，不论是PN接面二极管，亦或是齐纳二极管，其随着工作环境的温度变化，其端电压将随之上升或下降。例如:随工作环境的温度的上升，齐纳二极管的端电压将随之下降，PN接面二极管的端电压将随之上升。也就是说，齐纳二极管为负温度系数的元件，PN接面二极管为正温度系数的元件。不论是正温度系数元件，还是负温度系数元件，如何克服其因环境温度变化所造成的电压飘移，是为相关领域人员极欲解决的课题。
实用新型内容鉴于以上的问题，本实用新型的目的在于提供一种具有温度补偿的二极管元件，藉以解决现有技术所存在如何克服二极管元件因环境温度变化所造成的电压飘移的问题。为达上述目的，本实用新型提供一种具有温度补偿的二极管元件，其包含:一负温度系数二极管；及—正温度系数二极管，串联于该负温度系数二极管，该负温度系数二极管与该正温度系数二极管以相同半导体极性的一端彼此电性连接。上述的具有温度补偿的二极管元件，其中该负温度系数二极管与该正温度系数二极管均包含彼此连接的一 P型半导体层及一 N型半导体层，其中该些N型半导体层彼此连接，该负温度系数二极管的该P型半导体层位于远离该正温度系数二极管的一侧，该正温度系数二极管的该P型半导体层位于远离该负温度系数二极管的一侧。上述的具有温度补偿的二极管元件，其中该负温度系数二极管与该正温度系数二极管均包含彼此连接的一 P型半导体层及一 N型半导体层，其中该些P型半导体层彼此连接，该负温度系数二极管的该N型半导体层位于远离该正温度系数二极管的一侧，该正温度系数二极管的该N型半导体层位于远离该负温度系数二极管的一侧。上述的具有温度补偿的二极管元件，其中该负温度系数二极管为齐纳二极管。上述的具有温度补偿的二极管元件，其中该正温度系数二极管为二极管。上述的具有温度补偿的二极管元件，其中该负温度系数二极管随环境温度变化的跨压变化幅度与该正温度系数二极管随环境温度变化的跨压变化幅度相同。上述的具有温度补偿的二极管元件，其中更包含一导线，电连接于该负温度系数二极管与该正温度系数二极管彼此电性连接的该相同半导体极性的一端之间。上述的具有温度补偿的二极管元件，其中该正温度系数二极管包含一 N型基板及位于该N型基板上部的一 P型重掺杂区域，该负温度系数二极管包含位于该N型基板上部的一 N型重掺杂区域及位于N型重掺杂区域内的另一 P型重掺杂区域。上述的具有温度补偿的二极管元件，其中该正温度系数二极管包含一 N型基板及位于该N型基板上部的一 P型重掺杂区域，该负温度系数二极管包含位于该N型基板下侧的一 N型重掺杂基板及位于N型重掺杂基板内的另一 P型重掺杂区域。上述的具有温度补偿的二极管元件，其中该正温度系数二极管包含一 N型基板及位于该N型基板上部的一 P型重掺杂区域，该负温度系数二极管包含与该正温度系数二极管共用的该P型重掺杂区域及位于该P型重掺杂区域内的一 N型重掺杂区域。根据本实用新型的具有温度补偿的二极管元件，利用结合负温度系数二极管及正温度系数二极管，以彼此补偿因温度变化造成的电压飘移，使得该具温度补偿的二极管元件的端电压可维持固定。
以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述，但不作为对本实用新型的限定。
图1为根据本实用新型第一实施例的具有温度补偿的二极管元件的应用电路图；图2为根据本实用新型第一实施例的具有温度补偿的二极管元件的概要示意图；图3为根据本实用新型第一实施例的具有温度补偿的二极管元件的结构示意图；图4为图3中沿A-A’线的剖视图；图5为根据本实用新型第一实施例的具有温度补偿的二极管元件的另一结构示意图；图6为图4中沿B-B’线的剖视图；图7为根据本实用新型第一实施例的具有温度补偿的二极管元件的再一结构示意图；图8为根据本实用新型第二实施例的具有温度补偿的二极管元件的应用电路图；图9为根据本实用新型第二实施例的具有温度补偿的二极管元件的概要示意图；图10为根据本实用新型第二实施例的具有温度补偿的二极管元件的结构示意图；以及图11为图10中沿C-C’线的剖视图。其中，附图标记100具温度补偿的二极管元件120负温度系数二极管121 P型半导体层121a、121b、121c P 型重掺杂区域123 N型半导体层123a、123c N型重掺杂区域123b N型重掺杂基板125、125a、125b 电极127、127c 电极130 导线[0041]132氧化层140正温度系数二极管141 P型半导体层141a、141b、141c P 型重掺杂区域143 N型半导体层143a、143b、143c N 型基板145、145a、145b 电极147、147c 电极200直流电压300 电阻
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的结构原理和工作原理作具体的描述:图1为根据本实用新型第一实施例的具温度补偿的二极管元件100的应用电路图。如图1所示，具有温度补偿的二极管元件100 (以下简称二极管元件100)接收直流电压200。二极管元件100与直流电压200之间可耦接电阻300。二极管元件100包含负温度系数二极管120及正温度系数二极管140。正温度系数二极管140串联于负温度系数二极管120。负温度系数二极管120与正温度系数二极管140以相同半导体极性的一端彼此电性连接。于此，负温度系数二极管120可为齐纳二极管；正温度系数二极管140可为PN接面二极管。并且，负温度系数二极管120与正温度系数二极管140以阴极端彼此相接。如图1所示，负温度系数二极管120为顺向偏压(forward biased)，而产生相当于接面电压的压降(如0.6伏特至0.7伏特)；正温度系数二极管140为逆向偏压(Reversebiased)，而具有相当于崩溃电压的跨压。于此，负温度系数二极管120随环境温度变化的跨压变化幅度与正温度系数二极管140随环境温度变化的跨压变化幅度大致相同，因此负温度系数二极管120与正温度系数二极管140可彼此抵销因温度变化所造成的电压飘移。如此一来，二极管元件100的跨压可稳定于特定电压值，即负温度系数二极管120的崩溃电压减去正温度系数二极管140的接面电压。图2为根据本实用新型第一实施例的具有温度补偿的二极管元件100的概要示意图。如图2所示，负温度系数二极管120包含彼此连接的P型半导体121及N型半导体层123，正温度系数二极管140亦包含彼此连接的P型半导体层141及N型半导体层143。N型半导体层121与N型半导体层141彼此连接。负温度系数二极管120的P型半导体层121是位于远离正温度系数二极管140的一侧，正温度系数二极管140的P型半导体层141是位于远离负温度系数二极管120的一侧。于此，负温度系数二极管120的P型半导体层121为P型重掺杂层(P+)，负温度系数二极管120的N型半导体层123为N型重掺杂层(N+)。正温度系数二极管140的P型半导体层141为P型重掺杂层(P+)，正温度系数二极管140的N型半导体层143为N型一般惨杂层(N)。在一实施例中，P型重掺杂层与N型重掺杂层的掺杂浓度约为1018atom/cm3至102Clatom/cm3 ；N型一般掺杂层的掺杂浓度约为1016atom/cm3至1018atom/cm3。于此,所述掺杂浓度仅为举例，本实用新型的实施例非以此为限，熟习本领域的人员当可视所使用的基板材质及掺杂原子材质调整掺杂浓度而实现前述一般掺杂及重掺杂。图3为根据本实用新型第一实施例的具有温度补偿的二极管元件100的结构示意图。图4为图3中沿A-A’线的剖视图。合并参照图3及图4所示，负温度系数二极管120的N型半导体层123是位于其P型半导体层121的上方。负温度系数二极管120更包含电极125及电极127。电极125位于P型半导体层121上，并与P型半导体层121形成欧姆接触。电极127位于N型半导体层123上，并与N型半导体层123形成欧姆接触。相似于负温度系数二极管120，正温度系数二极管140更包含电极145及电极147。电极145位于P型半导体层141上，并与P型半导体层141形成欧姆接触。电极147位于N型半导体层143上，并与N型半导体层143形成欧姆接触。二极管元件100更包含导线130，电连接于负温度系数二极管120与正温度系数二极管140彼此电性连接的相同半导体极性的一端(于此为N型半导体，即阴极)之间。也就是说，导线130电连接于负温度系数二极管120的N型半导体层123上的电极127与正温度系数二极管140的N型半导体层143上的电极147。于此，导线130可以金、铜、铝等金属材质或合金制成。图5为根据本实用新型第一实施例的具有温度补偿的二极管元件100的另一结构示意图。图6为图4中沿B-B’线的剖视图。合并参照图5及图6所示，正温度系数二极管140包含N型基板143a及位于N型基板143a上端的P型重掺杂区域141a ;负温度系数二极管120包含位于N型基板143a上部的N型重掺杂区域123a及位于N型重掺杂区域123a内的另一 P型重掺杂区域121a。于此，负温度系数二极管120还包含电极125a ;正温度系数二极管140还包含电极145a。电极125a位于P型重掺杂区域121a上，并与P型重掺杂区域121a形成欧姆接触。电极145a位于P型重掺杂区域141a上，并与P型重掺杂区域141a形成欧姆接触。藉此，电极125b相当于二极管元件100的阳极电极；电极145b相当于二极管元件100的阴极电极。如图6所示，二极管元件100还包含氧化层132。氧化层132覆盖于负温度系数二极管120及正温度系数二极管140上方,并使电极125a及电极145a裸露于二极管元件100表面，以供外部电性连接。图7为根据本实用新型第一实施例的具有温度补偿的二极管元件100的再一结构示意图。如图7所示，二极管元件100的正温度系数二极管140包含N型基板143b及位于N型基板143b上部的P型重掺杂区域141b ;二极管元件100的负温度系数二极管120包含位于N型基板143b下侧的N型重掺杂基板123b及位于N型重掺杂基板内的另一 P型重掺杂区域121b。于此，负温度系数二极管120还包含电极125b ;正温度系数二极管140还包含电极145b。电极125b位于P型重掺杂区域121b上，并与P型重掺杂区域121b形成欧姆接触。电极145b位于P型重掺杂区域141b上，并与P型重掺杂区域141b形成欧姆接触。藉此，电极125b相当于二极管元件100的阳极电极；电极145b相当于二极管元件100的阴极电极，以供外部电性连接。图8为根据本实用新型第二实施例的具有温度补偿的二极管元件100的应用电路图。图9为根据本实用新型第二实施例的具有温度补偿的二极管元件100的概要示意图。合并参照图8及图9所示，其与第一实施例的差异在于，本实施例的二极管元件100中，负温度系数二极管120及正温度系数二极管140是以阳极端彼此相接。图10为根据本实用新型第二实施例的具有温度补偿的二极管元件100的结构示意图。图11为图10中沿C-C’线的剖视图。合并参照图10及图11所示，正温度系数二极管140包含N型基板143c及位于N型基板143c上部的P型重掺杂区域141c ;负温度系数二极管120包含与正温度系数二极管140共用的P型重掺杂区域121c及位于P型重掺杂区域141c内的N型重掺杂区域123c。于此，负温度系数二极管120还包含电极127c ;正温度系数二极管140还包含电极147c。电极127c位于N型重掺杂区域123c上，并与N型重掺杂区域123c形成欧姆接触。电极147c位于N型基板143c上，并与N型基板143c形成欧姆接触。藉此，电极147c相当于二极管元件100的阳极电极；电极127c相当于二极管元件100的阴极电极，以供外部电性连接。上述电极125、125a、125b、127、127c可以金、银、铜、铁、铝、镍等金属材质或合金
制成。前述氧化层132可为二氧化硅等绝缘材质。综上所述，根据本实用新型的具有温度补偿的二极管元件100，利用其内部的负温度系数二极管120与正温度系数二极管140，可抵销因温度造成的电压飘移现象，使得具有温度补偿的二极管元件100的端电压可维持固定。因此，当正温度系数二极管140接收相当于端面电压的顺向偏压时，而负温度系数二极管120接收相当于崩溃电压的逆向偏压时，二极管元件100可稳定地提供参考电压(即二极管元件100的跨压)。当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。
权利要求1.一种具有温度补偿的二极管元件，其特征在于，包含: 一负温度系数二极管 '及 一正温度系数二极管，串联于该负温度系数二极管，该负温度系数二极管与该正温度系数二极管以相同半导体极性的一端彼此电性连接。
2.根据权利要求1所述的具有温度补偿的二极管元件，其特征在于，该负温度系数二极管与该正温度系数二极管均包含彼此连接的一P型半导体层及一N型半导体层，其中该些N型半导体层彼此连接，该负温度系数二极管的该P型半导体层位于远离该正温度系数二极管的一侧，该正温度系数二极管的该P型半导体层位于远离该负温度系数二极管的一侧。
3.根据权利要求1所述的具有温度补偿的二极管元件，其特征在于，该负温度系数二极管与该正温度系数二极管均包含彼此连接的一P型半导体层及一N型半导体层，其中该些P型半导体层彼此连接，该负温度系数二极管的该N型半导体层位于远离该正温度系数二极管的一侧，该正温度系数二极管的该N型半导体层位于远离该负温度系数二极管的一侧。
4.根据权利要求1所述的具有温度补偿的二极管元件，其特征在于，该负温度系数二极管为齐纳二极管。
5.根据权利要求1所述的具有温度补偿的二极管元件，其特征在于，该正温度系数二极管为二极管。
6.根据权利要求1所述的具有温度补偿的二极管元件，其特征在于，该负温度系数二极管随环境温度变化的跨压变化幅度与该正温度系数二极管随环境温度变化的跨压变化幅度相同。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的具有温度补偿的二极管元件，其特征在于，更包含一导线，电连接于该负温度系数二极管与该正温度系数二极管彼此电性连接的该相同半导体极性的一端之间。
8.根据权利要求1、2、4、5或6所述的具有温度补偿的二极管元件，其特征在于，该正温度系数二极管包含一 N型基板及位于该N型基板上部的一 P型重掺杂区域，该负温度系数二极管包含位于该N型基板上部的一 N型重掺杂区域及位于N型重掺杂区域内的另一 P型重掺杂区域。
9.根据权利要求1、2、4、5或6所述的具有温度补偿的二极管元件，其特征在于，该正温度系数二极管包含一 N型基板及位于该N型基板上部的一 P型重掺杂区域，该负温度系数二极管包含位于该N型基板下侧的一 N型重掺杂基板及位于N型重掺杂基板内的另一 P型重掺杂区域。
10.根据权利要求1、3、4、5或6所述的具有温度补偿的二极管元件，其特征在于，该正温度系数二极管包含一 N型基板及位于该N型基板上部的一 P型重掺杂区域，该负温度系数二极管包含与该正温度系数二极管共用的该P型重掺杂区域及位于该P型重掺杂区域内的一 N型重掺杂区域。
专利摘要一种具有温度补偿的二极管元件，包含一负温度系数二极管及一正温度系数二极管。正温度系数二极管串联于负温度系数二极管，且负温度系数二极管与正温度系数二极管以相同半导体极性的一端彼此电性连接。藉此，可抵销因温度造成的电压飘移现象。
文档编号H01L29/861GK203071080SQ201320012888
公开日2013年7月17日 申请日期2013年1月9日 优先权日2013年1月9日
发明者何政豪 申请人:力神科技股份有限公司