[实用新型]基于表面等离激元的光控晶闸管及电子设备

说明书

本申请实施例公开一种基于表面等离激元的光控晶闸管及电子设备。所述光控晶闸管包括光控端；所述光控端设有第一结构；所述第一结构用于使入射光与表面等离激元形成共振耦合作用；所述第一结构为可通过衍射对入射光进行波矢补偿的结构。所述电子设备包括所述光控晶闸管。本申请实施例可有效提高光控晶闸管的输出电流和开启速率，可使用于光控晶闸管的光源不再受紫外波段约束，能有效拓宽光源的可选择性。

技术领域

本申请涉及光控晶闸管技术领域，特别涉及一种基于表面等离激元的光控晶闸管、制作方法及电子设备。

背景技术

电力电子技术发展至今，从第一只硅基晶闸管诞生到如今以宽禁带半导体材料SiC(碳化硅)、GaN(氮化镓)、ZnO(氧化锌)等为基础的第三代电力电子器件如MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属-氧化物-半导体场效应晶体管)、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)等层出不穷；器件性能愈发优良，应用领域也愈发宽泛。但是，早期问世的晶闸管仍在高压直流输电、电机驱动等一些场合处于诸如MOSFET、IGBT等器件无可取代的地位。

目前，市面上各种类型的晶闸管还是以硅基材料为主，但由于SiC材料在耐压、耐高温、耐辐射、高频高速等方面的性能明显优于Si材料，故 SiC基晶闸管逐渐成为一种研究趋势。另外，晶闸管的触发方式有电触发和光触发，后者较前者而言，不仅保证了主电路和控制电路之间的绝缘，避免了电磁干扰，还简化了装置构成，使其体积缩小，重量减轻，而且触发灵敏度也相对较高，满足了电力电子技术向高频、高灵敏度、高可靠性及小型化方向发展的要求。唯一不足的一点，在于光触发所使用的光源受限。对于SiC基光控晶闸管而言，只有光子能量大于SiC的禁带宽度时才能被吸收而达到触发目的，满足这一条件的只有紫外光波段，目前可考虑的紫外发光器件包括紫外激光器、紫外激光二极管和紫外LED。激光器体积大，不易集成；紫外激光二极管本身的发展未至成熟，性能尚不稳定； LED发光强度低，光电转换效率低，设计电流放大也会使结构更加复杂。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本申请的发明构思及技术方案，其并不必然属于本申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

实用新型内容

本申请提出一种基于表面等离激元的光控晶闸管、制作方法及电子设备，可有效提高光控晶闸管的输出电流和开启速率，可使用于光控晶闸管的光源不再受紫外波段约束，能有效拓宽光源的可选择性。

在第一方面，本申请提供一种基于表面等离激元的光控晶闸管，包括光控端；所述光控端设有第一结构；所述第一结构用使入射光与表面等离激元形成共振耦合作用；所述第一结构为可通过衍射对入射光进行波矢补偿的结构。

在一些优选的实施方式中，所述第一结构位于所述光控端的PN结低掺杂侧；或者所述第一结构从所述光控端的PN结低掺杂侧跨结到高掺杂侧。

在一些优选的实施方式中，所述第一结构位于所述光控端的具有倾斜角度的结构上；所述具有倾斜角度的结构的具体形式包括斜面、曲面和沟槽。

在一些优选的实施方式中，所述第一结构位于所述光控晶闸管的阳极基区和/或阴极基区上。

在一些优选的实施方式中，所述第一结构为金属结构。

在一些优选的实施方式中，所述第一结构为纳米金属结构。

在一些优选的实施方式中，所述第一结构为金属光栅；所述金属光栅为纳米金属光栅。

在一些优选的实施方式中，所述第一结构为周期性或阵列性结构；所述周期性或阵列性结构为纳米金属结构。