一种晶闸管的门极的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种晶闸管结构技术领域，尤其涉及一种晶闸管的门极领域。
【背景技术】
[0002]晶闸管是一种用于大容量电力电子装置中的新型电力半导体器件，它最先是由瑞士 ABB公司开发并成功投入市场。它的应用使得变流装置在功率、效率、成本、重量和体积等方面都取得了巨大的进展，给电力电子技术带来了新的飞跃，但现有的晶闸管门极结构容易存在门极阴极之间电阻RGK偏小，触发电压VGT偏小的问题，通常用户要求电阻RGK在10-30 Ω之间，触发电压VGT在1.0-3.0V之间，而目前大部分晶闸管的电阻只能调节在
8—20 Ω之间，可调节触发电压在0.9—2.0V之间。
[0003]现有技术对晶闸管门极结构改进主要是在改进门极的接触环或渐开线状门极结构等方面，例如CN 104600101A 一种集成门极换流晶闸管芯片的双门极接触环阴极面结构，该发明涉及一种集成门极换流晶闸管芯片的双门极接触环阴极面层结构包括多个同心的阴极区，一个同心门极接触环及多个阴极梳条，多个阴极梳条沿径向排列在每个阴极区的部分区域中，形成一个扇形区域；还包括第二个同心的门极接触环、多个径向门极接触条；其中第一个门极接触环位于内侧的阴极区之间，另一个门极接触环位于外侧的阴极区间或者位于最外环；二个门极接触环之间通过径向的门极接触条相连。该发明通过在阴极区之间或最外侧增加恩及接触条变为双门级结构和增加了沿径向的门极接触，减小远端GCT的换流距离，提高了远端GCT的换流速度，避免电流集中分布在远端GCT，提高了大直径IGCT的电流关断能力；以及例如CN102800698A分段宽变渐开线多指放大门极结构快速晶闸管，该发明公开了一种分段宽变渐开线多指放大门极结构快速晶闸管，该快速晶闸管上设有放大门极G、阴极K和阳极A，所述放大门极G呈渐开线状辐射分布，所述放大门极G呈渐开线状的部分，该部分位于放大门极G中心处的宽度大于该部分位于放大门极G外侧处的宽度。该分段宽变渐开线多指放大门极结构快速晶闸管，通过改进渐开线状门极结构，改善了该速晶闸管的门极控制开启时问、门极控制开启均匀性、开启动态热对称性、高温可靠性、浪涌电流等性能。
[0004]上述两个发明只解决了已有的由于电感分布不均衡导致的换流不均衡的问题，提高了大直径IGCT的电流关断能力并优化了控制性能，但并没有改善电阻RGK偏小，触发电压VGT偏小的情况，从而未能增大晶闸管的功率，提高其工作效率，优化其散热性能，防止误触发，延长晶闸管使用寿命并且提高安全性能。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的是提供一种晶闸管的门极，解决现有的晶闸管门极结构容易存在门极之间电阻RGK和触发电压VGT偏小的问题，避免误触发，从而达到提升晶闸管的应用可靠性的目的。
[0006]本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下:
[0007]—种晶闸管的门极，包括门极区1，所述门极区1向外依次设有放大门区和阴极区3，其特征在于，所述门极区1与所述放大门极区2之间设置有门极增压环4，
[0008]本实用新型结构简单，虽然现有的晶闸管可通过调整门极结构的尺寸和短路点5与N+层6内边的间距也可以调节电阻RGK和触发电压VGT的大小，但调节余地有限，通过在门极区1与放大门极区2之间设置有门极增压环4，可以改变电阻RGK和触发电压VGT的参数值范围，并且调节门极增压环4的宽度可以在较大范围内调节RGK和VGT的大小；
[0009]在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进:
[0010]进一步，所述门极增压环4为N+型增压环；
[0011]进一步，所述N+型增压环和所述放大门极区2、所述阴极区3的N+发射区通过掩蔽扩散的工艺同时形成且深度一致，
[0012]采用本步的有益效果是该结构设计合理，简化了制造过程，提高了生产效率；
[0013]进一步，所述门极增压环4宽度为10-300微米，
[0014]采用本步的有益效果是通过实验观察，当门极增压环4宽度可调节范围为10-300微米时，可调节电阻RGK稳定在10-30 Ω之间，可调节触发电压VGT稳定在1.0-3.0V之间，符合需求参数值；
[0015]进一步，所述阴极区3和所述放大门极区2具有的短路点5呈环形均匀分布，
[0016]采用本步的有益效果是大部分晶闸管只是在阴极或放大门极区2设置短路点5，而在阴极区3和放大门极区2同时设置短路点5，能够进一步提高dv/dt参数，具有的短路点5呈环形均匀分布，有利于电路流通的稳定性。
[0017]本实用新型工作原理:
[0018]由欧姆定律U= IR和电功率基本公式P = IU可知，在电流一定的情况下，改善电阻R偏小的情况，可提高电压U的值，进而提升功率P的参数值。
[0019]本实用新型通过在门极区1与放大门极区2之间设置有门极增压环4，增大晶闸管门极与阴极之间的电阻RGK，进而提高触发电压VGT，最终实现晶闸管大功率的工作方式。
[0020]本实用新型的有益效果是:
[0021]1.本实用新型结构简单，通过在门极区1与放大门极区2之间设置门极增压环4，可以改变电阻RGK和触发电压VGT的参数值范围，并且调节门极增压环4的宽度也可以在较大范围内调节电阻RGK和触发电压VGT的大小，从而降低误触发的可能性。
[0022]2.本实用新型的N+型增压环和放大门极区2、阴极区3的N+发射区通过掩蔽扩散的工艺同时形成且深度一致，简化了晶闸管的制造过程，提高生产效率。
[0023]3.本实用新型的门极增压环4宽度为10-300微米，采用本步的有益效果是通过实验观察，当门极增压环4宽度可调节范围为10-300微米时，可调节电阻RGK稳定在10-30 Ω之间，可调节触发电压VGT稳定在1.0-3.0V之间，符合晶闸管的需求参数值。
[0024]4.本实用新型将阴极区3和放大门极区2具有的短路点5呈环形均匀分布，能够进一步提高dv/dt参数，具有的短路点5呈环形均匀分布，有利于电路流通的稳定性。
[0025]5.本实用新型实现了晶闸管大功率的工作方式，使其拥有功耗小，效率高，使用寿命长，维修费用低，可靠耐用的优选特点。
【附图说明】
[0026]图1为现有技术的一种晶闸管的门极结构的俯视图；
[0027]图2为现有技术的一种晶闸管的门极结构的剖视图；
[0028]图3为本实用新型具体实施例所述的一种晶闸管的门极的俯视图；
[0029]图4为本实用新型具体实施例所述的一种晶闸管的门极的剖视图；
[0030]附图中，各标号所代表的部件列表如下:
[0031]1.门极区，
[0032]2.放大门极区，
[0033]3.阴极区，
[0034]4.门极增压环，
[0035]5.短路点，
[0036]6.N+层。
【具体实施方式】
[0037]以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
[0038]本实用新型为一种晶闸管的门极，包括门极区1，所述门极区1向外依次设有放大门区和阴极区3，所述门极区1与所述放大门极区2之间设置有门极增压环4，通过在门极区1与放大门极区2之间设置有门极增压环4，可改变电阻RGK和触发电压VGT的参数值范围，并且调节门极增压环4的宽度可以在较大范围内调节RGK和VGT的大小；本实用新型中所述门极增压环4为N+型增压环，该N+型增压环可以在制造过程中与所述放大门极区2和所述阴极区3设有N+层6通过掩蔽扩散的工艺同时形成，深度一致，改结构设计合理，简化了制造过程，生产方便；本实用新型中所述门极增压环4宽度为10-300微米，此时可调节电阻RGK稳定在10?30 Ω之间，可调节触发电压VGT稳定在1.0?3.0V之间，符合需求参数值；本实用新型将阴极区3和所述放大门极区2具有的短路点5呈环形均匀分布，能够进一步提高dv/dt参数和增加稳定性；本实用新型实现了晶闸管在大功率情况下能够稳定工作，并且功耗小，效率高，易于根据实际需要灵活调节电阻RGK宽度，可靠耐用等优选特点。
[0039]实施例:
[0040]参见图3和图4，一种晶闸管的门极，包括门极区1，所述门极区1向外依次设有放大门区和阴极区3，所述门极区1与所述放大门极区2之间设置有门极增压环4，
[0041]通过调节门极增压环4的宽度可以改变电阻RGK和触发电压VGT的参数值范围，将门极增压环4的宽度逐渐变大时，电阻RGK和触发电压VGT也都逐渐变大；
[0042]所述门极增压环4为N+型增压环，所述N+型增压环和所述放大门极区2、所述阴极区3的N+发射区通过掩蔽扩散的工艺同时形成且深度一致，简化了晶闸管的制造过程；
[0043]所述门极增压环4宽度为10-300微米，
[0044]通过实验观察，当门极增压环4宽度可调节范围为10-300微米时，可调节电阻RGK稳定在10?30 Ω之间，可调节触发电压VGT稳定在1.0?3.0V之间，符合需求参数值；
[0045]所述阴极区3和所述放大门极区2具有的短路点5呈环形均匀分布，
[0046]大部分晶闸管只是在阴极或放大门极区2设置短路点5，而在阴极区3和放大门极区2同时设置短路点5，能够进一步提高dv/dt参数，具有的短路点5呈环形均匀分布，有利于电路流通的稳定性。
[0047]本实用新型改变了现有晶闸管的门极结构，实现了晶闸管大功率的工作方式，使其拥有功耗小，效率高，可灵活调节电阻大小，可靠耐用等优选特点。
[0048]以上对本实用新型的一个实施例进行了详细说明，但所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种晶闸管的门极，包括门极区(1)，所述门极区⑴向外依次设有放大门区和阴极区(3)，其特征在于，所述门极区(1)与所述放大门极区(2)之间设置有门极增压环(4)。2.根据权利要求1所述的一种晶闸管的门极，其特征在于，所述门极增压环(4)为N+型增压环。3.根据权利要求2所述的一种晶闸管的门极，其特征在于，所述N+型增压环和所述放大门极区(2)、所述阴极区(3)的N+发射区通过掩蔽扩散的工艺同时形成且深度一致。4.根据权利要求3所述的一种晶闸管的门极，其特征在于，所述门极增压环(4)宽度为10-300 微米。5.根据权利要求1-4任一所述的一种晶闸管的门极，其特征在于，所述阴极区(3)和所述放大门极区(2)具有的短路点(5)呈环形均匀分布。
【专利摘要】本实用新型涉及一种晶闸管的门极，包括门极区1，所述门极区1向外依次设有放大门极区2和阴极区3，所述门极区1与所述放大门极区2之间设置有门极增压环4，所述门极增压环4为N+型增压环，所述N+型增压环和所述放大门极区2、所述阴极区3的N+发射区通过掩蔽扩散的工艺同时形成且深度一致，所述门极增压环4宽度为10-300微米，所述阴极区3和所述放大门极区2具有的短路点5呈环形均匀分布。本实用新型改变了现有晶闸管的门极结构，使其拥有功耗小，效率高，使用寿命长，维修费用低，可靠耐用的优选特点。
【IPC分类】H01L29/423
【公开号】CN205050840
【申请号】CN201520814787
【发明人】王友锁, 徐爱民, 高占成, 顾标琴, 陈广辉
【申请人】润奥电子(扬州)制造有限公司
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年10月19日