[实用新型]一种高电流上升率的晶闸管芯片

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种晶闸管芯片，尤其涉及一种高电流上升率的晶闸管芯片。

背景技术

目前，电力电子产品作为自动化、节材、节能、机电一体化、智能化的基础，正朝着应用技术高频化、产品性能绿色化、硬件结构模块化的方向发展。现有的晶闸管芯片一般包括硅片部分，设置在硅片上方和下方的两个金属层，硅片的上方还设置有隔离区，在硅片上方金属层上的门极区和阴极区，门极区和阴极区之间通过隔离区隔离。现有的单向晶闸管芯片产品经常在工作中被烧毁，导致电路被损坏而不能正常工作，已经不能满足高端市场的需求。因为现有的晶闸管大都存在着门极触发阴极发射区的导通面积小，芯片dI/dt耐量值不高，过电流承受能力差的问题。而且在高的dI/dt环境下，会使得电流集中在门极附近很小的区域内，使该区域的电流密度过大引起局部剧烈发热，该种发热引起器件温度上升和停止工作后的温度下降多次循环所造成的热应力会引起硅材料的晶格损伤，导致器件的门极区周边的阴极区容易被烧毁。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种高电流上升率的晶闸管芯片，能增加门极触发阴极发射区的导通面积，在不增加门极触发功率的条件下达到提高晶闸管的电流上升率di/dt值，同时能够防止门极区周边的阴极区烧毁。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高电流上升率的晶闸管芯片，包括N型硅单晶片构成的长基区N，在长基区N的两侧设置有短基区P1、P2，在短基区P2上设置有阴极发射区、短路点和门极区；所述短基区P1上设置有背面金属层，阴极发射区和门极区上设置有正面金属层；所述的门极区设置在阴极发射区的中心位置，在门极区和阴极发射区间设置有隔离环；所述门极区包括用于焊接引线的焊接区以及与该焊接区相连的长条型延长区。

优选的，所述门极区为蝌蚪型结构；蝌蚪型头部为焊接区，身尾部为延长区。

优选的，所述靠近门极区的第一排短路点与隔离环的最小距离为0.5～2mm，第一排短路点间的距离为0.5～3mm。

进一步的，在短基区P1、P2上还焊接有用于保护芯片和方便焊接的保护电极，保护电极上设置有比隔离环大的通孔。

优选的，所述隔离环为二氧化硅保护的隔离环。

进一步的，所述背面金属层和正面金属层为自里向外依次设置由钛、镍、银层结合而成的金属层。

本实用新型的有益效果：蝌蚪形门极区设置在晶闸管芯片的中心位置，所述蝌蚪形门极区头部用于焊接引线的焊接区、身尾为门极的延长区，在晶闸管芯片大小，形状相同的情况下，本门极结构与传统结构相比能够在不增加触发功率的情况下有效提升晶闸管电流上升率2倍左右；同时解决芯片初始导通阶段发热量集中在门极窄小的周边，芯片容易烧毁的问题。通过对阴极对应长条形门极的第一圈短路点个数的优化设计，在提高电流上升率的同时，使得芯片的触发电流保持与传统的芯片结构的触发电流不变，从而保证了外部线路的触发功率可以不需改变，避免配套产品的变更。门极区设置成蝌蚪形能有效增加门极触发面积，阴极区和阳极区上分别设置保护电极能够更好的保护芯片，且方便焊接。

下面结合附图和实施例，对本实用新型作进一步详细说明。

附图说明

图1为本实用新型的主视图。

图2为图1的A-A剖视图。

图3为本实用新型中保护电极的主视图。

具体实施方式

实施例，如图1至3所示，一种高电流上升率的晶闸管芯片，包括N型硅单晶片构成的长基区N，在长基区N的两侧设置有短基区P1、P2，在短基区P2上设置有阴极发射区1、短路点8和门极区2；所述短基区P1上设置有背面金属层3，阴极发射区1和门极区2上设置有正面金属层4；所述的门极区2设置在阴极发射区1的中心位置，在门极区2和阴极发射区1间设置有隔离环5；所述门极区2包括用于焊接引线的焊接区21以及与该焊接区相连的长条型延长区22。

所述门极区2为蝌蚪型结构；蝌蚪型头部为焊接区21，身尾部为延长区22。

所述靠近门极区2的第一排短路点8与隔离环5的最小距离为0.5～2mm，第一排短路点间的距离为0.5～3mm。

在短基区P1、P2上还焊接有用于保护芯片和方便焊接的保护电极6，保护电极6上设置有比隔离环5大的通孔7。

所述隔离环5为二氧化硅保护的隔离环。

所述背面金属层3和正面金属层4为自里向外依次设置由钛、镍、银层结合而成的金属层。

所述高电流上升率的晶闸管芯片的制造方法，以耐压1200V产品为例，包括步骤如下：