专利名称:一种高频晶闸管的制作方法
本实用新型属电力电子技术领域：
，涉及一种快速功率开关器件。
目前国内所制造的快速晶闸管其开通时间和关断时间较长，di／dt和dv／dt耐量不能兼顾，工作频率较低，一般低于2.5KHZ，在di／dt与dv／dt都高的场合不能胜任。国际上相同电流容量能在高频下工作的快速晶闸管，如目前水平比较高的美国西屋公司T7SH124－054DN，其最高转折电压不超过1300V，不能适应我国380V电网电压，且价格昂贵。
本实用新型的目的在于提供一种工作电压高，开通时间和关断时间短，di／dt和dv／dt耐量高，能在高频下工作的晶闸管，具有动态特性好，制造方便，成本低的优点。
本实用新型的技术特征是晶闸管的光刻版采用放大门极为工字形，短路点为正方形分布。电阻率为50～60Ωcm，片厚320～330μmP1区杂质表面浓度为2～8×1017cm－3，N2区表面杂质浓度为5～8×1020cm－3，P1区结深为60～70μm，N2结深为17～21μm。高频晶闸管主要工作在高频开关状态下，它的开关特性必须能满足快速高频应用的条件，由于工作频率较高，开通损耗和关断损耗与频率成正比，所以其开关损耗是主要的，在高频情况下若电流上升时间较长，扩展速度较慢，则由门极触发导通造成的门极附近局部点电流密度过大而发热，温度急剧上升，产生“热疲劳”现象，使关断时间长，承受di／dt能力下降，元件不能正常工作甚至烧毁。由于di／dt的作用造成局部温度升高，甚至会产生“热逸走”现象。为解决“热疲劳”和“热逸走”现象，必须提高器件承受di／dt的耐量，提高它的导通区扩展速度和减小开通时间，相应措施是改进门极－阴极结构，扩大它的初始导通面积，采用中心放大门极工字图形〔1〕。在耐压和磨角允许的条件下尽可能缩短短基区宽度，增加短基区的浓度梯度，即提高一扩，二扩的浓度，降低一扩结深，加速载流子的渡越，缩小电子通过有效基区的时间。一扩表面浓度为2～8×1017cm－3，一扩结深为60～70μm，二扩表面浓度为5～8×1020cm－3，二扩结深N2区为17～21μm。设计短路点，特别是阴极〔3〕靠近门极的短路点，以不影响耐量和不影响扩展速度为原则，即保证dv／dt耐量，又有一定的di／dt耐量；采用了小而密排列为正方形的短路点〔2〕。另外用快中子辐照，缩短关断时间。
材料采用N型NTD硅单晶P＝50～60Ωcm无位错，τP≥100μS、d≥φ40mm、H＝0.33±0.01mm，烧结用铝箔、厚0.03mm，阴极垫片厚0.15～0.20mm、钼园片双面精磨φ35×2，台面角度正角a1＝25°负角a2＝3°。
本实用新型的高频晶闸管转折电压可达1600V，亦可在方波下工作，它可使电力设备简化，适用于8KHZ以上中频电源，超声波电源、不停电电源、电机调速等电力电子装置，对节能、节电有重大贡献，由于其转折电压可达1600V，特别适合我国380V电网电压。
图1为硅片剖面结构图。
图2为高频晶闸管光刻版图。
〔1〕放大门极、〔2〕短路点、〔3〕阴极。
权利要求
1.一种晶闸管，包括硅片、光刻版，其特征在于所说的光刻版上图形的放大门极[1]为工字形，短路点[2]为正方形分布，所说的硅片的厚度为320～340mm，其p区表面杂质浓度为2～8×1017cm-3，N2区表面杂质浓度为5～8×1020cm-3，P1区结深为60～70mm，N2区结深为17～21mm。
专利摘要
本实用新型属快速电力电子器件，采用放大门极为工字形，短路点布置为正方形的光刻版，在一定的扩散结深及浓度配合下，技术指标达到了转折电压1600伏，平均通态电流200安，工作频率10KHZ，并同时具有短的开通时间和关断时间，高di/dt和dv/dt耐量。可适用于8KHZ以上中频电源，超声波电源、电机调速、不停电电源等电力电子装置，特别适合于我国380伏电网电压。
文档编号H01L29/66GK87208366SQ87208366
公开日1988年8月3日 申请日期1987年5月26日
发明者王培清, 张斌, 陈永琪 申请人:清华大学导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan