[实用新型]一种高频晶闸管

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电力电子器件，特别是一种高频晶闸管。

背景技术

传统高频晶闸管开通和关断时间长，工作频率较低，工作电流极少数能达到1200A，极少工作频率在8~10KHZ左右。如中国专利号：87208366实用新型专利提供的一种高频晶闸管，平均通态电流200A，工作频率10KHZ，适用于8KHZ以上中频电源；中国专利号：200510086992实用新型专利提供的高频晶闸管，能在8～10kHz，平均通态电流1200A下工作。

而正向通态平均电流IT(AV)=2500A，断态重复峰值电压U_DRM=1200V,反向重复峰值电压U_RRM=1200V，应用频率f =10KHz的高频晶闸管是高频熔炼、高频淬火等设备的关键器件，是高频应用市场急需的关键器件。这种高频晶闸管既解决10KHz高频应用，又要求大功率（电流：2500A，电压：1200V）。提高了工作频率同时又要求解决电压和电流不易做高的矛盾。而传统的大功率高频熔炼炉，要么采用牺牲效率而降低应用频率，要么靠多只中功率（如200A）高频晶闸管并联带来的应用限制。

但无论哪种方式都给应用带来了很多的限制。提高晶闸管的应用频率是提高产品质量、节能降耗的需要，而大容量高频晶闸管更是市场急需的高效节能产品。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种高频晶闸管，提高了电流扩展能力，有较高的dv/dt和di/dt耐量，又确保了耐压和动态特性；提高了晶闸管的应用频率，提高产品质量、满足节能降耗的需要。

为解决上述技术问题，本实用新型专利提供的一种高频晶闸管，包括晶闸管，单晶硅片由P⁺P₁N₁P₂N₂型非对称结构构成，N₂区的图形为渐开线图形。

单晶硅片采用N型（100）晶向低阻单晶硅片。

P⁺层由P层研磨减薄扩散后构成。

P⁺层厚度为15μm，P层厚度为60μm。

单晶硅片的台面造型中，正斜角磨角角度θ₁大小为：60o≦θ₁≦80o，负斜角磨角角度θ₂大小为： 3.5°≦θ₂≦4.5°。

P⁺层端面上设有钛镍金蒸镀层，厚度分别为：Ti: 0.2μm、Ni: 0.5μm、Au: 0.1μm。

渐开线图形为2~8条。

渐开线附近分布的短路点间距D=0.4mm，直径d=0.08mm。

本实用新型专利提供的一种高频晶闸管，有益效果如下：

1、正向通态平均电流I_T(AV)=2500A，V_DRM=V_RRM=1200V，应用频率f=10KHz。

2、采用N型100晶向低阻单晶硅片，相比111晶向单晶片，提高了电流扩展能力20%~30%，有利于电流上升率di/dt的提高。

3、采用直径偏小、厚度偏薄的硅片，通过双面一次P型扩散，一面减薄后扩散P⁺，而另一面氧化光刻后，再扩散N⁺的非对称P₁、P₂区的方法。非对称P₁、P₂区的方法，既使硅片较薄，又确保了耐压和动态特性。

4、本实用新型光刻版图形采用渐开线插入式的放大门极结构，分布科学合理，正负光刻版和阴极垫片都在一个图形定位下，精密制作，确保开通电流均匀地全域展开，器件有较高的dv/dt和di/dt耐量。

5、全新的基区少子寿命τ_P的控制方法：降低基区少子寿命τ_P是制作高频晶闸管的关键技术，本实用新型采用的是扩金和电子辐照相结合的技术控制少子寿命τ_P，增加复合中心，降低少数载流子寿命，从而减少关断时间。

6、台面造型由磨角造型改为喷砂造型，即正斜角为大角度喷砂，一改磨角角度只能35度以下的状况，可喷60~80度的正角；负斜角也改为喷砂造型，实现类台面造型。实现阴极面积最大，表面漏电流最小又提高了阴极面积。

7、阳极欧姆接触采用电子束蒸发钛-镍-金工艺，确保器件长时间的可靠性。