[发明专利]晶闸管及晶闸管封装件

说明书

技术领域

本发明涉及电路领域，特别是涉及一种晶闸管及晶闸管封装件。

背景技术

晶闸管是四层半导体结构，其具有阳极，阴极与门极，例如，如图1所示，其为PNPN型可关断晶闸管（GTO)器件的剖面结构示意图，该可关断晶闸管器件包括P型半导体层（即P1层）、N型半导体层（即N1层）、P型半导体层（即P2层）、及N型半导体层（即N2层）构成的层叠结构，其中，P1层引出电极作为阳极（Anode），P2层引出电极作为门极（Gate），N2层引出电极作为阴极（Cathode）。为了使该晶闸管导通，需要在该晶闸管的门极注入如图2所示的电流，由此当该晶闸管的阳极与阴极间接入正向电压时，该晶闸管导通；当需要关断该晶闸管时，往往需要在门极和阴极间接入反偏电压。

为了改善可关断晶闸管的性能，在申请号为03805301的中国专利文献中公开了一种发射极关断晶闸管。然而，为了使该种发射极关断晶闸管工作，需要复杂的脉冲和直流电流驱动电路，该脉冲和直流电流驱动电路可参见前述中国专利文献中的说明书附图中的图6、8、10及11。

由上所述可见，现有可关断晶闸管存在以下诸多缺点：

1、需要注入门极电流才能导通，导致驱动功耗大，而且该功耗会随开关频率的增加而增加；

2、门极驱动电路复杂；

3、往往需要反偏电压才会进入阻断状态。

因此，迫切需要对现有晶闸管进行改进。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种门极无需注入电流也能正向导通的晶闸管。

本发明的另一目的在于提供一种晶闸管封装件。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种PNPN型晶闸管，其至少包括：

由P型、N型、P型及N型半导体层构成的层叠结构，其中，在与作为阴极的N型半导体层接触的P型半导体层中相对于该作为阴极的N型半导体层的区域具有第一开口。

本发明提供一种NPNP型晶闸管，其至少包括：

由N型、P型、N型及P型半导体层构成的层叠结构，其中，在与作为阳极的P型半导体层接触的N型半导体层中相对于该作为阳极的P型半导体层的区域具有第二开口。

本发明还提供一种无需驱动电流的晶闸管，其至少包括：

晶闸管本体及受控开关单元；其中，当所述晶闸管本体为PNPN型时，所述受控开关单元连接所述PNPN型的晶闸管本体的门极及阴极；当所述晶闸管本体为NPNP型时，所述受控开关单元连接所述NPNP型的晶闸管本体的门极及阳极。

优选地，所述晶闸管本体包括前述的PNPN型晶闸管或NPNP型晶闸管。

优选地，所述受控开关单元包括作为受控开关的第一晶体管；更为优选地，所述第一晶体管包括多个并联的子晶体管；更为优选地，所述子晶体管可以是金属-氧化层-半导体场效应晶体管（MOSFET）。

优选地，所述受控开关单元包括作为受控开关的第二晶体管及与所述第二晶体管连接且能使所述晶闸管本体在导通时门极处于浮空态的浮空器件；更为优选地，所述浮空器件包括单个或多个并联二极管、单个或多个并联的电容、或单个或多个并联的第三晶体管等。

本发明还提供一种晶闸管封装件，其至少包括：

形成在半导体衬底材料上的前述无需驱动电流的晶闸管；

将所形成的无需驱动电流的晶闸管予以封装的壳体及外露于所述壳体且与所述无需驱动电流的晶闸管连接的门极引脚、阴极引脚及阳极引脚。

如上所述，本发明的晶闸管由于具有开口，故当门极无电流注入时也能正向导通，有效降低能耗；此外，本发明的无需驱动电流的晶闸管将晶闸管本体与受控开关单元相结合，由此，当受控开关单元在电压的驱动下导通时，晶闸管本体也能导通，而无需门极电流驱动；将所述无需驱动电流的晶闸管予以封装成晶闸管封装件，由此可方便用户使用。

附图说明

图1显示为现有PNPN型可关断晶闸管（GTO)器件的剖面结构示意图。

图2显示为现有PNPN型可关断晶闸管（GTO)器件的门极驱动电流示意图。

图3a显示为本发明的PNPN型晶闸管结构示意图。

图3b显示为本发明的PNPN型晶闸管正向导通时的电流示意图。

图3c显示为本发明的PNPN型晶闸管导通时的电流电压特性示意图。

图3d显示为本发明的PNPN型晶闸管关断时的电流电压特性示意图。

图4a显示为本发明的NPNP型晶闸管结构示意图。