[实用新型]一种高门槛高管压降大功率二极管

说明书

本实用新型涉及一种高门槛高管压降大功率二极管，包括二极管芯片，二极管芯片下方设有第一隔离层，第一隔离层下方设有多组半导体PN结，半导体PN结包括一个N型半导体和一个P型半导体；N型半导体上端通过上导电层与同组P型半导体连接，下端通过下导电层与相邻半导体PN结的P型半导体连接；半导体PN结下方设有第二隔离层；第二隔离层下方设有热沉；左端半导体PN结中N型半导体的下端通过下导电层连接正散热引脚；右端半导体PN结中P型半导体的下端通过下导电层连接负散热引脚。本新型与二极管生产的IC工艺兼容，制冷密度大，无运动部件散热造成的部件磨损，而且结构紧凑，有效提高集成度，并集成了热沉增加了与外界环境的热交换。

技术领域

本实用新型属于半导体二极管领域，具体涉及一种高门槛高管压降大功率二极管。

背景技术

电力二极管自20世纪50年代初就获得应用，当时也被称为半导体整流器。虽然是不可控器件，但其结构和原理简单，工作可靠，所直到现在电力二极管仍然大量的应用与许多电器设备当中，具有不可替代的地位。电力二极管的基本结构和工作原理与信息电子电路中的二极管是一样的，都是以半导体PN结为基础的。电力二极管实际上是由一个面积较大的PN结和两端引线以及封装组成的。N型半导体和P型半导体结合后构成PN结。由于N区和P区交界处电子和空穴的浓度差别，造成了各区的多数载流子（多子）向另外一区移动的扩散运动，到对方区域内成为少数载流子（少子），从而在界面两侧分别留下了带正、负电荷但不能任意移动的杂质离子。这些不能移动的正、负电荷称为空间电荷。空间电荷建立的电场称为内电场或者自建电场，其方向是阻止扩散运动的，另一方面有吸引对方区内的少子（对本区而言为多子）向本区运动，这就是漂移运动。扩散运动和漂移运动既相互联系优势一对矛盾，最终达到动态平衡，正、负空间电荷量达到稳定值，形成了一个稳定的由空间电荷构成的范围，被称为空间电荷区，按照所强调的角度不同也被称为耗尽层、阻挡层或势垒层区。当PN结外加正向电压（正向偏置），即外加电压的正端接P区、负端接N区时，外加电场与PN结自建电场方向相反，使得多子的扩散运动大于少子的漂移运动，形成扩散电流，在内部造成空间电荷区变窄，二在外电路上形成自P区流入而从N区流出的电流，当外加电压升高时，自建电场将进一步被消弱，扩散电流进一步增加，PN结正向导通。当PN结外加反向电压时（反向偏置），外加电场与PN结自建电场方向相同，使得少子的漂移运动大于多子的扩散运动，形成漂移电流，在内部造成空间电荷区变宽，而在外电路上形成自N区流入二从P区流出的电流。但是少子的浓度很小，在温度一定时漂移电流的数值趋于恒定，被称为反向饱和电流，一般仅为微安数量级，因此反向偏置的PN结表现为高阻态，几乎没有电流流过，即反向截止状态。

电力二极管由于通过电流较大，工作功率高，工作时会产生大量的热量，影响二极管的正常工作和寿命，常用电力二极管一般采用加装外部装置（如风扇、流体）散热，与IC工艺不兼容，集成度低，不利于降低成本。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种与IC工艺兼容、无运动部件、无磨损、结构紧凑集成度高的高门槛高管压降大功率二极管。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种高门槛高管压降大功率二极管，包括二极管芯片，二极管芯片下方设有第一隔离层，第一隔离层下方设有多组半导体PN结，半导体PN结包括一个N型半导体和一个P型半导体；N型半导体上端通过上导电层与同组P型半导体连接，下端通过下导电层与相邻半导体PN结的P型半导体连接；半导体PN结下方设有第二隔离层；第二隔离层下方设有热沉；左端半导体PN结中N型半导体的下端通过下导电层连接正散热引脚；右端半导体PN结中P型半导体的下端通过下导电层连接负散热引脚。二极管芯片1包括多个PN结，PN结同相串联。

进一步的，热沉包括若干散热柱，散热柱侧面设有散热翅片。

进一步的，二极管还包括封装外壳，封装外壳设有供芯片引脚、正散热引脚、负散热引脚通过的引脚孔，封装外壳部设有用于扩大散热面积的凸起。

进一步的，第一隔离层和第二隔离层材料为氮化硅。