专利名称：双向绝缘栅双极晶体管的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电子元件，尤其是绝缘栅双极晶体管(以下简称IGBT)。
背景技术：
IGBT有MOSFET工作速度快、输入阻抗高、热稳定性好及驱动电路简单的优点，还有BJT的低饱和电压特性及易于实现较大电流的能力，是一种很有发展前景的电子元件。但它是直流电子元件，只能用于直流电路。
已有DYNEX半导体公司推出了双向IGBT，其等效结构模型为两只单向IGBT的同名电极相对串联，并分别与每只单向IGBT并联有一只二极管，这只二极管可使电流能越过与之并联的那只单向IGBT，而流到位于串联电路上的另一只单向IGBT并使电路电流受这只单向IGBT的控制。
英特网上有文章《电力电子器件的模块化与集成化》中介绍了由单向IGBT与二极管反并联组成的基本模块，其等效结构模型仍为两只单向IGBT的同名电极相对串联，并分别与每只单向IGBT并联有一只二极管，这只二极管可使电流能越过与之并联的那只单向IGBT，而流到位于串联电路上的另一只单向IGBT并使电路电流受这只单向IGBT的控制。
上述双向IGBT元件结构均较复杂，也使元件成本较高。
发明内容
为了解决单向IGBT不能用于交流电路和现有双向IGBT元件结构复杂及成本较高问题，本发明提供一种双向IGBT，用这种双向IGBT能解决单向IGBT不能用于交流电路和现有双向IGBT元件结构复杂及成本较高问题。
本发明解决其问题所采取的技术方案是在一件双向IGBT(以下均以其等效电路模型为说明对象)中设置有由一只BJT与一只MOSFET组成的IGBT和一只二极管整流全桥，这只IGBT的电流输入端与二极管整流全桥的正极连接、IGBT的电流输出极与二极管整流全桥的负极连接组成环状串联体；二极管整流全桥的两个交流输入端各用一根电极引出元件外，IGBT的G极用一根电极引出元件外。
本发明元件可以用相应半导体芯片组装成，或用半导体材料分层结合、掺杂而成。当需控制的交流电路为多路时，多只本发明双向IGBT可以制做为多芯片模块或集成块。
这只二极管整流全桥可用4只二极管组合成整流全桥。当电路环境需要时，本发明双向IGBT也可以与有关的其他元件共同集成化。
本发明双向IGBT的作用原理是在交流电路中，交变电压高端将有序作用于本发明双向IGBT的两端。当电压高端作用于本发明双向IGBT的左端时，电压经二极管整流全桥左侧后将使IGBT的电流输入极承受这高电压，在IGBT的G极有合适控制电压的条件下，IGBT将导通，电流可以流过IGBT及与之串联的二极管整流全桥，交流电路得以导通。
当电压高端作用于本发明双向IGBT元件的右端时，元件导通过程与上述情况相仿，只是这时电压高端是由二极管整流全桥右侧作用于IGBT的电流输入极。
二极管整流全桥的反向耐压与IGBT在截止状态下的耐压都要与电路电压按常规进行匹配。
由二极管整流全桥将交流电整流为直流电后经IGBT的受控导通，使交流电路得以导通并可控制。
由于本发明双向IGBT元件中BJT与MOSFET及二极管整流全桥都是非常成熟的电子元件，这使本发明元件的电气原理非常清晰、元件结构相对简单。本发明元件可用单只芯片组装，这可充分利用上述芯片生产成本较低的条件，使本发明元件的生产成本得以降低。
本发明双向IGBT的有益效果是，解决了单向IGBT不能用于交流电路和现有双向IGBT元件结构复杂及成本高的问题，元件结构相对简单，成本可以降低。
附图为本发明双向IGBT的等效电路模型图。
图中1.二极管整流全桥；2.IGBT；3.左电极；4.右电极；5.G电极。
具体实施方案下面结合附图和实施例说明本发明双向IGBT等效电路原理及工作情况。
图中IGBT(2)的电流输入端与二极管整流全桥(1)正极连接、IGBT(2)的电流输出端与二极管整流全桥(1)负极连接形成环状串联体。
二极管整流全桥(1)的交流输入左端用一根左电极(3)引出元件外，二极管整流全桥(1)的交流输入右端用一根右电极(4)引出元件外；IGBT(2)的G极用一根G电极(5)引出元件外。
当本发明元件接入交流电路中时，交变电压高端将有序作用于元件两端。当交变电压高端经左电极(3)作用于本发明双向IGBT的左端时，交变电压高端将通过二极管整流全桥(1)左侧使IGBT(2)的电流输入端承受这高电压，在IGBT(2)G极有控制电压的条件下，IGBT(2)将导通，电路电流由此再经二极管整流全桥(1)负极和右电极(4)通过后流出元件外。
反之，当交变电压高端作用于本发明双向IGBT元件的右端时，元件导通过程与上述情况相仿，只是这时电压高端是由二极管整流全桥(1)右侧作用于IGBT(2)的电流输入极。
权利要求
1.一种双向绝缘栅双极晶体管(以下简称双向IGBT)，由BJT、MOSFET等电气单元组成，其特征是在同一件双向IGBT中设置有由一只BJT与一只MOSFET组成的IGBT和一只二极管整流全桥(或用4只二极管组合成整流全桥)，这只IGBT的电流输入端与二极管整流全桥的正极连接、IGBT的电流输出极与二极管整流全桥的负极连接组成环状串联体；二极管整流全桥的两个交流输入端各用一根电极引出元件外，IGBT的G极用一根电极引出元件外。
2.根据权利要求1所述的双向IGBT，其特征是所述双向IGBT元件用多只相应半导体芯片组装成，或用半导体材料分层结合、掺杂而成。
3.根据权利要求1、2所述的双向IGBT，其特征是多只本发明双向IGBT可制做为多芯片模块或集成块；所述双向IGBT可与有关的其他元件共同集成化。
全文摘要
IGBT是直流电子元件，只能用于直流电路。已有企业推出了双向IGBT，但这双向IGBT元件结构均较复杂，也使元件成本较高。现在一件双向IGBT中设置有由一只BJT与一只MOSFET组成的IGBT和一只二极管整流全桥，这只IGBT的电流输入端与二极管整流全桥的正极连接、IGBT的电流输出极与二极管整流全桥的负极连接组成环状串联体。由于本双向IGBT元件中BJT与MOSFET及二极管整流全桥都是非常成熟的电子元件，这使本元件的电气原理非常清晰、元件结构相对简单，生产成本得以降低。
文档编号H01L23/52GK101013692SQ20071007763
公开日2007年8月8日 申请日期2007年2月1日 优先权日2007年2月1日
发明者刘华友 申请人:刘华友