N沟道大功率半导体恒电流二极管的制作方法

专利名称：N沟道大功率半导体恒电流二极管的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种利用半导体结构的物理过程实现恒电流特性的N沟道大功率半导体 恒电流二极管，属于二端半导体器件技术领域。
背景技术：
现有技术中，恒电流源是电子设备和装置中常用的一种技术， 一般采用电子模块或集成 电路实现。恒电流二极管是实现恒流源的一种半导体器件。目前国际国内的恒流二极管通常 都是小电流、小功率的产品(输出电流0.5mA-10mA;)，主要用于电子电路中的基准电流 设定。由于电流、功率过小，不能直接驱动负载。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种利用半导体物理特性、可以直接驱动负载的N沟道大 功率半导体恒电流二极管，以克服现有技术的不足。
本实用新型的N沟道大功率半导体恒电流二极管，它包括N型半导体衬底(2)，在N型半 导体衬底(2)下连接有金属电极(1)，在N型半导体衬底(2)上设有P型半导体区域(6) 和P型半导体区域(3)，在P型半导体区域(6)和P型半导体区域(3)之间设有N型沟道(4 )，在N型沟道(4)上设有N+型半导体(7) ， P型半导体区域(3) 、 N+型半导体区域(7) 与P型半导体区域(6)通过金属电极(8)连接，在P型半导体区域(3)上设有N+型半导体 (5) ， N+型半导体(5)连接有金属电极(9)。金属电极(9)的输出电流为20mA-lA。
本实用新型的特点是通过半导体器件结构的物理过程实现恒流特性，不是集成电路和电 子模块(组件)的技术。电子模块组件是采用电子器件(包括集成电路)在电路板上按电路 方式组装构成，体积较大。集成电路是将电子元器件按电路方式制作在一块半导体材料上， 集成电路的结构复杂，特别是大功率集成电路。集成电路和电子模块(组件)都是多端口电 子部件，安装使用不便。本实用新型利用结型场效应管JFET作为小电流恒流源，向担任电流 扩展的双极型晶体管提供恒定基极电流，经过双极型晶体管成比例(线性)放大(扩展)成 为大恒定电流。在半导体材料上采用半导体器件结构实现其物理功能。同现有的集成电路和 电子模块(组件)技术相比，本实用新型具有利用半导体物理特性、实现恒流电路的功能， 而且结构简单，采用电流扩展方法可以直接恒流驱动负载的优点，表现于现有二极管的一些 技术特征，也可以作为恒电流电源直接驱动负载。


附图l为本实用新型的结构示意图； 附图2为本实用新型的等效电路图； 附图3为本实用新型恒流二极管的电路特性图。
具体实施方式

本实用新型的实施例在N型半导体衬底(2)上扩散出一个P型半导体区域(6)和一个 P型半导体区域(3)，在P型半导体区域(6)和P型半导体区域(3)之间形成N型半导体(4 )作为N型沟道结型场效应管JFET。在N型半导体(4)沟道上扩散出N+型半导体区域(7)， 通过金属电极(8)将P型半导体区域(3) 、 N+型半导体区域(7)和P型半导体区域(6)连 接在一起，形成小电流恒流源。在P型半导体区域(3)上扩散出N+型半导体(5) ， N+型半 导体(5)连接金属电极(9)和导线作为负极。N型半导体衬底(2)下面连接金属电极(1 )和导线作为恒流二极管的正极。在半导体材料上方设有一层二氧化硅(10)。
本实用新型等效电路如图2所示，Il是小电流恒流源，经电流放大单元将I1的电流扩展 ，形成大电流恒流源。本实用新型采用N型半导体(2)作为集电极，N型半导体(2)上的P 型半导体区域(6)和P型半导体区域(3)作为栅极，在2个栅极区域之间留有N型半导体沟 道(4)作为N型沟道结型场效应管JFET。 P型半导体区域(3)上的N+型半导体(5)作为 双极型晶体管的发射极，P型半导体区域(3)既作为N型沟道结型场效应管JFET的栅极又作 为双极型晶体管的基极，N型半导体衬底(2)作为双极型晶体管集电极。通过上述半导体结 构实现大功率恒电流输出。
本实用新型的器件特性相当于一个大功率恒电流二极管(如图3所示)，金属电极(9) 的输出电流可达到20mA-lA的输出恒定电流，而当前普通的恒电流二极管只能输出 0. 5mA-10mA的电流。
权利要求1、一种N沟道大功率半导体恒电流二极管，它包括N型半导体衬底(2)，其特征在于在N型半导体衬底(2)下连接有金属电极(1)，在N型半导体衬底(2)上设有P型半导体区域(6)和P型半导体区域(3)，在P型半导体区域(6)和P型半导体区域(3)之间设有N型沟道(4)，在N型沟道(4)上设有N+型半导体(7)，P型半导体区域(3)、N+型半导体区域(7)与P型半导体区域(6)通过金属电极(8)连接，在P型半导体区域(3)上设有N+型半导体(5)，N+型半导体(5)连接有金属电极(9)。
专利摘要本实用新型公开了一种N沟道大功率半导体恒电流二极管，它包括N型半导体衬底(2)，在N型半导体衬底(2)下连接有电极(1)，在N型半导体衬底(2)上设有P型半导体区域(6)和(3)，在P型半导体区域(6)和(3)之间设有N型沟道(4)，在N型沟道(4)上设有N⁺型半导体(7)，P型半导体区域(3)、N⁺型半导体区域(7)与P型半导体区域(6)通过电极(8)连接，在P型半导体区域(3)上设有N⁺型半导体(5)，N⁺型半导体(5)连接有电极(9)。本实用新型的特点是通过半导体器件结构的物理过程实现恒流特性，具有利用半导体物理特性、实现恒流电路的功能，结构简单，可以直接恒流驱动负载的优点。
文档编号H01L29/861GK201066691SQ20072020001
公开日2008年5月28日 申请日期2007年1月15日 优先权日2007年1月15日
发明者桥 刘 申请人:贵州大学