[实用新型]一种恒电流二极管单元结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种恒电流二极管单元结构，属于恒电流二极管（CRD）制作技术领域。

背景技术

恒电流源是电子设备和装置中常用的一种技术，一般采用电子线路或电子元器件实现。恒流二极管（CRD）是实现恒流源的一种基础半导体器件。具有低恒定电流启动电压，高速的电物理特性。主要用于电子电路中的基准电流设定。直接驱动恒定电流负载，实现恒电流电源。目前，现有技术中的恒电流二极管普遍存在着恒定电流的启动电压较高、在恒定电流时所对应的电压变化范围较窄等缺点，因此还是不能满足使用的需要。

发明内容

本实用新型的目的在于，提供一种恒定电流启动电压较低、在恒定电流时所对应的电压变化范围较宽、并且结构简单、制作方便、工作性能稳定可靠的恒电流二极管单元结构，以克服现有技术的不足。

本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型的一种恒电流二极管单元结构为，该恒电流二极管单元结构包括N+e衬底硅片，在N+e衬底硅片上设有一层N-硅外延层，在N-硅外延层上设有两个P+扩散层和两个用于连接负电极的N+扩散层，该用于连接负电极的N+扩散层的底部与N+e衬底硅片连接，在两个P+扩散层之间的N-硅外延层上设有用于连接正电极的N+扩散层，在用于连接正电极的N+扩散层上连接有采用金属制作的电极作为正电极，在每个P+扩散层与一个用于连接负电极的N+扩散层之间都连接有一个采用金属制作的电极作为负电极，在N+e衬底硅片的底面也连接覆盖有一层采用金属制作的电极作为负电极，在N-硅外延层的外表面、P+扩散层的外表面和N+扩散层的外表面上覆盖有一层二氧化硅绝缘层。

上述的P+扩散层的厚度以及用于连接正电极的N+扩散层的厚度都分别小于N-硅外延层的厚度。

上述用于连接正电极的N+扩散层的厚度为N-硅外延层的厚度的0.01倍～0.2倍。 

由于采用了上述技术方案，本实用新型采用单元沟道结构，这种单元沟道作为本征基本恒流单元，使用时，可通过线性扩展（即1、多单元并联；2、线性放大）的方式，构成各种恒流参数的器件。本实用新型的这种单元方式使得形成CRD系列产品的制造过程标准化，非常适合于大规模生产。本实用新型器件的特性是正向恒定电流导通，具有低恒定电流启动电压和在恒流时电压变化范围宽的优点，并具有高速的电物理特性。本实用新型的技术特点有以下几个方面：

1、本实用新型的恒流二级管单元是垂直沟道结构，导电沟道短，能有效地提高恒流二级管的电反应速度，降低恒定电流的启动电压和增加恒定电流时所对应的电压变化范围，经测试，本实用新型的恒定电流的启动电压比传统的恒流二级管要低0.2～5伏，其恒定电流时所对应的电压变化范围的宽度是传统恒流二级管的2～5倍，并且本实用新型的恒流二级管单元的长时间工作性能更加稳定和可靠； 

2、本实用新型可根据使用的需要，在制作时按常规方式调整工艺参数，即可获得不同恒定电流参数的系列单元；将这单元进行并联组合，可以扩展恒定电流值。

3、本实用新型是一种二端子的半导体电子器件，其特性是正向恒定电流，具有恒电流启动电压低、高速的电物理特性，其特性曲线类似PN结特性的反函数（见附图2所示的本实用新型的恒电流二极管单元特性曲线示意图）；

4、本实用新型采用半导体PN结空间电荷区可控制的方法来实现沟道电阻的自动调节。

附图说明

图1为本实用新型的恒电流二极管单元结构的示意图；

图2为本实用新型的恒电流二极管单元结构特性曲线示意图；

图3为本实用新型的恒电流二极管单元结构的等效电路图。