[发明专利]新型大功率集成双向晶闸管的设计工艺

说明书

技术领域

本发明涉及双向晶闸管技术领域，尤其是一种新型大功率集成双向晶闸管的设计工艺。

背景技术

新型大功率集成双向晶闸管在交流电路中以一只双向晶闸管替代了两只反并联的普通晶闸管，同时又减少了触发电路及保护电路，达到了结构简单、体积缩小、成本降低的目的，在交流控制领域里由于其独特的双向结构，使之具有传统晶闸管所无法替代的优异性能，成为一种较理想的控制元件，如体积小、重量轻、效率高、开关速度快、维护护简单，且集成化电流大、功率大，可以大大提高下游产业控制核心的质量和档次，使其应用拓展到航空国防、机电工业、电子电气等领域。

发明内容

针对以上问题，本发明的目的在于提供一种新型大功率集成双向晶闸管的设计工艺，在保证正向大电流I_T（RMS）和电压V_DRM的前提下，尽量使正向压降（V_TM）低，电流(I_DRM )小，还要保证功耗小和换向能力达到一定的指标。

本发明的技术方案是通过以下方式实现的：新型大功率集成双向晶闸管的设计工艺，其特征在于：包括以下步骤：

(1)、单晶硅片电阻率ρ_n的确定及单晶硅片的结构设计； 

(2)、两只反并联晶闸管基区之间的间距确定；

(3)、换向过程中P₁N₁P₂N₂晶闸管基区和P₂N₁P₁N₃晶闸管基区载流子互相扩散的问题；

(4)、薄基区的设计；

(5)、如何改善器件的高温特性和断态电压临界上升率；

(6)、一次扩散的浓度与结深；

(7)、二次扩散的浓度与结深；

(8)、磨角角度θ₁θ₂的计算。

所述的结构设计是大功率双向晶闸管的设计原则是，在保证正向大电流I_T（RMS）和电压V_DRM的前提下，尽量使正向压降（V_TM）低，电流(I_DRM )小， PN型结构低掺杂区(如PN型的N区)足够宽，即W_n>X_m，因此，空间电荷区可以充分扩展，其雪崩击穿电压经验公式为：

V_B=cρ_n^0.75=94ρ_n^0.75。

本发明，新型大功率集成双向晶闸管体积小、重量轻、效率高、开关速度快、维护简单，且集成化电流大、功率大，可以大大提高作为下游产业控制核心的质量和档次，具有传统晶闸管所无法替代的优异性能，成为一种较理想的控制元件。

具体实施方式

新型大功率集成双向晶闸管的设计工艺，包括以下步骤：

1、单晶硅片电阻率ρ_n的确定及单晶硅片的结构设计；所述的结构设计是大功率双向晶闸管的设计原则是，在保证正向大电流I_T（RMS）和电压V_DRM的前提下，尽量使正向压降（V_TM）低，电流(I_DRM )小， PN型结构低掺杂区(如PN型的N区)足够宽，即W_n>X_m，因此，空间电荷区可以充分扩展，其雪崩击穿电压经验公式为：

V_B=cρ_n^0.75=94ρ_n^0.75