[实用新型]一种带雪崩击穿特性的AlGaN/GaN HEMTs器件的封装结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力电子器件制造以及电力电子电路领域，尤其设计一种带雪崩 击穿特性的AlGaN/GaNHEMTs器件的封装结构。

背景技术

GaN基半导体材料由于具有宽禁带、高电子迁移速度、高热导率、耐腐蚀，抗辐射等 突出优点，在制作高温、高频、大功率电子器件方面有着独特的优势。

AlGaN/GaNHEMTs(Highelectronmobilitytransisitors)器件是众多GaN基 器件的研究热点。由于在异质结的存在，在不掺杂的情况下会通过压电效应和自发极化在 异质结的界面（AlGaN/GaN）处会天然形成二维电子气薄层（2-DEG）。同时，无掺杂的AlGaN和 GaN可以降低输入电容，提高器件的工作频率。再者，AlGaN/GaNHEMTs由于天然沟道的存在 大大降低了开态电阻。而且相对于同为宽禁带材料的SiC基器件，GaN材料具有更低的价格， 因此，AlGaN/GaNHEMTs器件得到了广泛的研究和发展。

但是研究证明AlGaN/GaNHEMTs器件在阻断状态下工作时，器件的击穿电压为负 的温度系数，因此器件击穿并非碰撞电离式的雪崩击穿形式。由于AlGaN/GaNHEMTs器件不 具备雪崩击穿，器件在阻断状态时，当漏端电压超过器件的额定耐压时，漏端电压不能固 定，会随着漏电流的升高一直升高。而过高的漏电流与漏电压，不仅增加了系统的功耗，而 且会引起器件本身以及系统的安全性和可靠性问题。缺少了雪崩击穿时漏电流的反馈作 用，也增加了反馈系统的设计难度。

然而，对于Si基高压二极管材料，由于Si材料低的雪崩击穿电场，当反向电压超过 器件反向额定电压时会发生雪崩击穿。在实际电路中，当电路不稳定，使得器件反向工作电 压高于额定电压达到雪崩击穿电压时，由于雪崩效应使得器件上反向压降固定。固定反向 压降下直线上升的反向漏电流，也会触发电路中的保护装置，从而保护整个电力电子系统。

因此，AlGaN/GaNHEMTs器件阻断状态下的特性需要改进。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在解决常规AlGaN/GaNHEMTs器件在实际应用中，器件在阻断 状态下，不能形成雪崩击穿，固定漏电压，形成漏电流反馈的问题。

1.为了实现上述发明目的的其技术方案为，一种带雪崩击穿特性的AlGaN/GaN HEMTs器件的封装结构，其结构为，阻断电压大于或者等于设计要求额定阻断电压的AlGaN/ GaNHEMTs器件，反向额定耐压等于设计要求额定阻断电压垂直结构的Si基二极管。

上述AlGaN/GaNHEMTs器件的衬底焊接到封装材料的绝缘基板上。

上述Si基二极管的阴极焊接到AlGaN/GaNHEMTs器件的漏极（Drain）上面。

上述Si基二极管的阳极通过金属引线与AlGaN/GaNHEMTs器件的栅极（Gate）相 连，

上述金属引线引出封装模块的栅极（Gate）、源极（Source）以及漏极（Drain）。

上述AlGaN/GaNHEMTs器件是肖特基栅、MIS栅以及PN结栅AlGaN/GaNHEMTs器件。

上述的Si基二极管是肖特基结、PiN结。

当单个Si基二极管器件不能达到要求的反向额定电压时，所述的Si基二极管由两 个或者两个以上Si基二极管相互串联使用，以使其总的反向额定电压等于AlGaN/GaN HEMTs器件的额定阻断电压。

为了达到设计器件所需电流的要求，可由两个或者两个以上额定阻断电压相同的 AlGaN/GaNHEMTs器件相互并联。

上述AlGaN/GaNHEMTs器件的衬底焊接到封装材料的绝缘基板上，将反向额定电 压与AlGaN/GaNHEMTs器件阻断电压相同的Si基二极管或者垂直串联焊接形成的Si基二极 管模块焊接到其中一个AlGaN/GaNHEMTs器件的漏极（Drain）上，通过金属引线将AlGaN/ GaNHEMTs器件的栅极（Gate）、源极（Source）以及漏极（Drain）分别对应相连形成并联模 块，然后通过引线将AlGaN/GaNHEMTs器件模块的栅极（Gate）与Si基二极管或者Si基二极 管模块的阳极相连。