[发明专利]一种深结雪崩倍增光控晶闸管及其触发控制系统

说明书

本发明涉及一种深结雪崩倍增光控晶闸管及其触发控制系统，其中深结雪崩倍增光控晶闸管包括光控晶闸管芯片，所述光控晶闸管芯片包括晶闸管和光触发信号的LED装置，其中所述晶闸管阴极结构包括非欧姆接触型的光生载流子半导体区域和欧姆接触的电流收集区域，所述光控晶闸管芯片还包括设置于结J2处的雪崩倍增区域，通过改变结J2处的浓度差将雪崩倍增机制引入到光控晶闸管内，可自由控制晶闸管的导通与关断，不仅发明了一种新型的导通方式，而且开创了光控晶闸管的全新工作原理及使用方式。

技术领域

本发明涉及半导体领域，具体涉及一种深结雪崩倍增光控晶闸管及其触发控制系统。

背景技术

现有的光控晶闸管由于光照强度以及在特定光的波长下的穿透深度限制，不能使光控晶闸管在光照触发装置的功率很小的情况下导通，所以现在都是通过光照先导通一个小的光控晶闸管，使这个小的晶闸管导通后产生的电流作用到大的晶闸管的门极上，进而使大的可控硅导通。而现在的电触发晶闸管原理是当触发电压或电流加载上后，载流子开始扩散倍增，这种触发方式载流子扩散速度慢，并且这种光控晶闸管首先经过光触发首先使小晶闸管导通，第二步经过电触发才使大晶闸管导通，故而导通速度慢，而且需要将两个晶闸管与光照触发装置封装在一起，导致其封装难度增加。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种结构简单，使用方便，适于推广应用的深结雪崩倍增光控晶闸管及其触发控制系统。

本发明的一种深结雪崩倍增光控晶闸管，包括光控晶闸管芯片，所述光控晶闸管芯片包括阴极结构和阳极结构，其中所述阴极结构包括非欧姆接触型的光生载流子半导体区域和欧姆接触的电流收集区域，所述光控晶闸管芯片还包括设置于结J2处的雪崩倍增区域。本发明将雪崩倍增机制引入到光控晶闸管内，可自由控制晶闸管的导通与关断，不仅发明了一种新型的导通方式，而且开创了光控晶闸管的全新工作原理及使用方式。本发明预先通过改变结J2处的浓度差以及结J2两边区域的厚度设定好雪崩倍增机制，使用时根据实际要求，通过光生载流子的方法使雪崩倍增提前发生，从而使光控晶闸管导通。具体过程为当对阴极区域的光照区域施加相对较弱的光信号使其在硅表面产生光生载流子，光生载流子在器件内部进行径向运动，光生载流子作用结J2上，当光照产生的微弱载流子会破坏结J2处的平衡，而一点点的破坏会使雪崩倍增提前发生，使结J2由原来的反向偏置状态变为正向偏置状态，整个器件则会导通。本发明的光控晶闸管具备高电压、大电流、快速导通、且其借助的辅助系统体积小。

进一步，本发明的光控晶闸管，所述雪崩倍增区域的p区浓度为5×10¹⁵～5×10¹⁶cm^-3，n^-区浓度为5×10¹³～2×10¹⁴cm^-3。

进一步，本发明的光控晶闸管，所述光控晶闸管芯片的阴极结构为对称的叉指状结构，所述叉指状结构可以为方形的框状结构，包括设置在框状结构上的金属电极和光栅窗口，所述金属电极至少为一个，所述光栅窗口同样至少为一个，所述金属电极和所述光栅窗口可以间隔交替排布于框状结构内。所述叉指状结构还可以为圆形结构等轴对称结构，可以为三角形等中心对称结构，可以为非规则的非对称结构。所述框状结构边缘的电极可以作为阴极金属电极的打线处。

进一步，本发明的光控晶闸管，所述光控晶闸管芯片从上往下依次为阴极n+区、阴极p区、衬底n-区，以及阳极p+区，在所述阴极n+区之上和所述阳极p+区之下分别设置阴极金属层和阳极金属层，所述阴极n+区还设置有阴极短路点，在所述光控晶闸管芯片上开设台面槽，所述台面槽的凹槽面依次邻接所述阴极p区和衬底n-区，在所述阳极p+区之上、且邻接所述衬底n-区以及台面槽的区域还设置有对通扩散p+区。进一步，本发明的光控晶闸管，所述对通扩散p+区对称设置。