[发明专利]一种具有双基区，双发射区的新型SiC GTO器件

说明书

本发明公布了一种具有双基区，双发射区的新型SiC GTO器件，垂直方向从阳极至阴极依次包括：P+发射区、N型基区、P‑型漂移区、P型缓冲区及N+型衬底；且P+发射区连接器件阳极，N型基区连接器件门极，N+型衬底连接器件阴极；所述N型基区在纵向上至少为1层结构；所述P+发射区在纵向上至少为1层结构。本发明具有注入效率高，电流增益大，门极电流稳定性高，所需驱动电流小，驱动功率小等优点，适用于高压、高脉冲电流的应用场合。

技术领域

本发明属于电力电子器件技术领域，具体为一种具有双基区，双发射区的新型SiCGTO器件。

背景技术

现代电力电子技术的高速发展实现了电能的高效利用，在推动科学技术和经济的发展中发挥着至关重要的作用。进入21世纪以来，电力电子技术在智能电网和新能源、直流输电、电动汽车、高速铁路中发挥着核心作用，为实现节能减排的目标做出了巨大贡献，渗透至科技、生产、生活等各个领域。而电力电子器件是电力电子技术发展的重要基础，是电力电子技术进行电能变换和控制的核心元件。

电力电子器件经过几十年的发展已经逐步成熟，其中Si基电力电子器件的发展已接近其理论极限。在此背景下，碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）等宽禁带半导体器件和与之相关的新技术及新应用逐渐进入人们的视野，其应用范围也在不断扩展。

碳化硅材料以其禁带宽度大、临界击穿电场高、热导率高及饱和电子漂移速率高的优势，成为制备高温、高频、大功率器件的理想材料。SiC GTO具有容量大、电流处理能力强、阻断电压高的优点，在高压大电流的脉冲功率领域具有较大的应用空间。然而，作为电流驱动型器件，SiC GTO需要较高的驱动电流，从而需要较高的驱动功率。SiC GTO的基区表面存在缺陷，使电流在表面集中，导致一部分驱动电流损失，故需要更大的驱动电流，从而进一步加大了所需的驱动功率，给驱动电路带来了更大的挑战，并且降低了门极电流的稳定性。除此之外，发射极注入效率较低，将会大大降低器件的电流增益，降低器件的导通特性，提高对驱动电流的要求。因此，设计性能多方面提升的SiC GTO器件新结构十分必要。

发明内容

本发明的目的是针对以上问题，提供一种具有双基区，双发射区的新型SiC GTO器件，在维持原有耐压水平的前提下，降低基区表面的电流，提高器件发射极注入效率，从而降低驱动电流，提升器件的导通特性，因此该器件对驱动功率的要求更低，更加适用于高压、高脉冲电流的应用场合。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案是：

一种具有双基区，双发射区的新型SiC GTO器件，垂直方向从阳极至阴极依次包括：P+发射区、N型基区、P-型漂移区、P型缓冲区及N+型衬底；且P+发射区连接器件阳极，N型基区连接器件门极，N+型衬底连接器件阴极；所述N型基区在纵向上至少为1层结构；所述P+发射区在纵向上至少为1层结构。

进一步的，所述N型基区在纵向上为2层结构，包括与P+发射区接触的低浓度掺杂基区和与P-型漂移区接触的高浓度掺杂基区。

进一步的，所述高浓度掺杂基区的浓度为1e16cm^-3～5e17cm^-3。

进一步的，所述低浓度掺杂基区的浓度为1e15cm^-3～3e15cm^-3。

进一步的，所述P+发射区在纵向上为2层结构，包括与N型基区接触的P+发射区和与阳极接触的P++发射区。

进一步的，所述P+发射区的掺杂浓度为1e19cm^-3～3e19cm^-3。

进一步的，所述P++发射区的掺杂浓度为1e20cm^-3～1e21cm^-3。

本发明的有益效果：