晶閘管及晶閘管封裝件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種晶閘管及晶閘管封裝件。本發(fā)明的PNPN型晶閘管包括：由P型、N型、P型及N型半導(dǎo)體層構(gòu)成的層疊結(jié)構(gòu)，且在與作為陰極的N型半導(dǎo)體層接觸的P型半導(dǎo)體層中相對(duì)于該作為陰極的N型半導(dǎo)體層的區(qū)域具有第一開口；本發(fā)明的無需驅(qū)動(dòng)電流的晶閘管包括：晶閘管本體及受控開關(guān)單元；受控開關(guān)單元連接PNPN型的晶閘管本體的門極及陰極、或連接NPNP型的晶閘管本體的門極及陽(yáng)極；本發(fā)明的晶閘管封裝件包括：形成在半導(dǎo)體襯底表面的無需驅(qū)動(dòng)電流的晶閘管；封裝所形成的無需驅(qū)動(dòng)電流的晶閘管的殼體及外露于殼體且與無需驅(qū)動(dòng)電流的晶閘管連接的門極、陰極及陽(yáng)極引腳。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)包括：晶閘管能在門極無注入電流時(shí)正向?qū)?并能通過開關(guān)單元關(guān)斷晶閘管。
【專利說明】晶閘管及晶閘管封裝件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電路領(lǐng)域，特別是涉及一種晶閘管及晶閘管封裝件。
【背景技術(shù)】
[0002]晶閘管是四層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其具有陽(yáng)極，陰極與門極，例如，如圖1所示，其為PNPN型可關(guān)斷晶閘管(GTO)器件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，該可關(guān)斷晶閘管器件包括P型半導(dǎo)體層(即Pl層)、N型半導(dǎo)體層(即NI層)、P型半導(dǎo)體層(即P2層)、及N型半導(dǎo)體層(即N2層)構(gòu)成的層疊結(jié)構(gòu)，其中，Pl層引出電極作為陽(yáng)極(Anode)，P2層引出電極作為門極(Gate)，N2層引出電極作為陰極(Cathode)。為了使該晶閘管導(dǎo)通，需要在該晶閘管的門極注入如圖2所示的電流，由此當(dāng)該晶閘管的陽(yáng)極與陰極間接入正向電壓時(shí)，該晶閘管導(dǎo)通；當(dāng)需要關(guān)斷該晶閘管時(shí)，往往需要在門極和陰極間接入反偏電壓。
[0003]為了改善可關(guān)斷晶閘管的性能，在申請(qǐng)?zhí)枮?3805301的中國(guó)專利文獻(xiàn)中公開了一種發(fā)射極關(guān)斷晶閘管。然而，為了使該種發(fā)射極關(guān)斷晶閘管工作，需要復(fù)雜的脈沖和直流電流驅(qū)動(dòng)電路，該脈沖和直流電流驅(qū)動(dòng)電路可參見前述中國(guó)專利文獻(xiàn)中的說明書附圖中的圖 6、8、10 及 11。
[0004]由上所述可見，現(xiàn)有可關(guān)斷晶閘管存在以下諸多缺點(diǎn):
[0005]1、需要注入門極電流才能導(dǎo)通，導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)功耗大，而且該功耗會(huì)隨開關(guān)頻率的增加而增加；
[0006]2、門極驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜；
[0007]3、往往需要反偏電壓才會(huì)進(jìn)入阻斷狀態(tài)。
[0008]因此，迫切需要對(duì)現(xiàn)有晶閘管進(jìn)行改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種門極無需注入電流也能正向?qū)ǖ木чl管。
[0010]本發(fā)明的另一目的在于提供一種晶閘管封裝件。
[0011]為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種PNPN型晶閘管，其至少包括:
[0012]由P型、N型、P型及N型半導(dǎo)體層構(gòu)成的層疊結(jié)構(gòu)，其中，在與作為陰極的N型半導(dǎo)體層接觸的P型半導(dǎo)體層中相對(duì)于該作為陰極的N型半導(dǎo)體層的區(qū)域具有第一開口。
[0013]本發(fā)明提供一種NPNP型晶閘管，其至少包括:
[0014]由N型、P型、N型及P型半導(dǎo)體層構(gòu)成的層疊結(jié)構(gòu)，其中，在與作為陽(yáng)極的P型半導(dǎo)體層接觸的N型半導(dǎo)體層中相對(duì)于該作為陽(yáng)極的P型半導(dǎo)體層的區(qū)域具有第二開口。
[0015]本發(fā)明還提供一種無需驅(qū)動(dòng)電流的晶閘管，其至少包括:
[0016]晶閘管本體及受控開關(guān)單元；其中，當(dāng)所述晶閘管本體為PNPN型時(shí)，所述受控開關(guān)單元連接所述PNPN型的晶閘管本體的門極及陰極；當(dāng)所述晶閘管本體為NPNP型時(shí)，所述受控開關(guān)單元連接所述NPNP型的晶閘管本體的門極及陽(yáng)極。[0017]優(yōu)選地，所述晶閘管本體包括前述的PNPN型晶閘管或NPNP型晶閘管。
[0018]優(yōu)選地，所述受控開關(guān)單元包括作為受控開關(guān)的第一晶體管；更為優(yōu)選地，所述第一晶體管包括多個(gè)并聯(lián)的子晶體管；更為優(yōu)選地，所述子晶體管可以是金屬-氧化層-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET )。
[0019]優(yōu)選地，所述受控開關(guān)單元包括作為受控開關(guān)的第二晶體管及與所述第二晶體管連接且能使所述晶閘管本體在導(dǎo)通時(shí)門極處于浮空態(tài)的浮空器件；更為優(yōu)選地，所述浮空器件包括單個(gè)或多個(gè)并聯(lián)二極管、單個(gè)或多個(gè)并聯(lián)的電容、或單個(gè)或多個(gè)并聯(lián)的第三晶體管等。
[0020]本發(fā)明還提供一種晶閘管封裝件，其至少包括:
[0021]形成在半導(dǎo)體襯底材料上的前述無需驅(qū)動(dòng)電流的晶閘管；
[0022]將所形成的無需驅(qū)動(dòng)電流的晶閘管予以封裝的殼體及外露于所述殼體且與所述無需驅(qū)動(dòng)電流的晶閘管連接的門極引腳、陰極引腳及陽(yáng)極引腳。
[0023]如上所述，本發(fā)明的晶閘管由于具有開口，故當(dāng)門極無電流注入時(shí)也能正向?qū)?，有效降低能耗；此外，本發(fā)明的無需驅(qū)動(dòng)電流的晶閘管將晶閘管本體與受控開關(guān)單元相結(jié)合，由此，當(dāng)受控開關(guān)單元在電壓的驅(qū)動(dòng)下導(dǎo)通時(shí)，晶閘管本體也能導(dǎo)通，而無需門極電流驅(qū)動(dòng)；將所述無需驅(qū)動(dòng)電流的晶閘管予以封裝成晶閘管封裝件，由此可方便用戶使用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1顯示為現(xiàn)有PNPN型可關(guān)斷晶閘管(GTO)器件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖2顯示為現(xiàn)有PNPN型可關(guān)斷晶閘管(GTO)器件的門極驅(qū)動(dòng)電流示意圖。
[0026]圖3a顯示為本發(fā)明的PNPN型晶閘管結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖3b顯示為本發(fā)明的PNPN型晶閘管正向?qū)〞r(shí)的電流示意圖。
[0028]圖3c顯示為本發(fā)明的PNPN型晶閘管導(dǎo)通時(shí)的電流電壓特性示意圖。
[0029]圖3d顯示為本發(fā)明的PNPN型晶閘管關(guān)斷時(shí)的電流電壓特性示意圖。
[0030]圖4a顯示為本發(fā)明的NPNP型晶閘管結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖4b顯示為本發(fā)明的NPNP型晶閘管正向?qū)〞r(shí)的電流示意圖。
[0032]圖4c顯示為本發(fā)明的NPNP型晶閘管導(dǎo)通時(shí)的電流電壓特性示意圖。
[0033]圖4d顯示為本發(fā)明的NPNP型晶閘管關(guān)斷時(shí)的電流電壓特性示意圖。
[0034]圖5a至8b顯示為本發(fā)明的無需驅(qū)動(dòng)電流的晶閘管的優(yōu)選示意圖。
[0035]圖9a至9c顯示為本發(fā)明的晶閘管封裝件的優(yōu)選剖面示意圖。
[0036]元件標(biāo)號(hào)說明
[0037]1PNPN型晶閘管
[0038]11第一開口
[0039]2NPNP型晶閘管
[0040]21第二開口
【具體實(shí)施方式】
[0041]以下由特定的具體實(shí)施例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)及功效。[0042]請(qǐng)參閱圖3a至圖9c。須知，本說明書所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本發(fā)明可實(shí)施的限定條件，故不具技術(shù)上的實(shí)質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本發(fā)明所能產(chǎn)生的功效及所能達(dá)成的目的下，均應(yīng)仍落在本發(fā)明所揭示的技術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。同時(shí)，本說明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”及“一”等的用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本發(fā)明可實(shí)施的范圍，其相對(duì)關(guān)系的改變或調(diào)整，在無實(shí)質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當(dāng)亦視為本發(fā)明可實(shí)施的范疇。
[0043]本發(fā)明提供一種PNPN型晶閘管。所述PNPN型晶閘管至少包括:由P型、N型、P型及N型半導(dǎo)體層構(gòu)成的層疊結(jié)構(gòu)，其中，在與作為陰極的N型半導(dǎo)體層接觸的P型半導(dǎo)體層中相對(duì)于該作為陰極的N型半導(dǎo)體層的區(qū)域具有第一開口，以便當(dāng)所述PNPN型晶閘管有正的陽(yáng)-陰極電壓而無門極電流時(shí)，所述PNPN型晶閘管也會(huì)有陽(yáng)極到陰極的電流。
[0044]優(yōu)選地，所述第一開口正對(duì)于該作為陰極的N型半導(dǎo)體層。
[0045]此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，所述第一開口的尺寸基于作為陰極的N型半導(dǎo)體層的尺寸來確定，優(yōu)選地，所述第一開口的尺寸在I到50微米之間。
[0046]例如，如圖3a所示，該P(yáng)NPN型晶閘管I包括P型半導(dǎo)體層(即Pl層)、N型緩沖層(即N-Buffer層)、N型半導(dǎo)體層(即NI層)、P型半導(dǎo)體層(即P2層)、及N型半導(dǎo)體層(即N2層)構(gòu)成的層疊結(jié)構(gòu)，其中，P2層具有開口 11，所述開口 11正對(duì)于N2層的正下方。此外，該P(yáng)NPN型晶閘管I的Pl層引出作為陽(yáng)極(Anode)的電極，P2層引出作為門極(Gate)的電極，N2層引出作為陰極(Cathode)的電極。
[0047]由于所述PNPN型晶閘管I具有開口，故當(dāng)所述PNPN型晶閘管I的門極無注入電流而陽(yáng)極與陰極間有正向電壓時(shí)，所述PNPN型晶閘管I的陽(yáng)極與陰極間就會(huì)有由該陽(yáng)極經(jīng)過所述開口 11至陰極的電流，如圖3b所示。
[0048]再請(qǐng)參見圖3c，其為PNPN型晶閘管I的陽(yáng)極-陰極的電流電壓特性示意圖。由圖可見，當(dāng)該P(yáng)NPN型晶閘管I的門極電壓VGK為零時(shí)，由于P2層、NI層的PN結(jié)耗盡層的緣故，門極電壓VGK為零時(shí)，該P(yáng)NPN型晶閘管I的導(dǎo)電能力較門極浮空時(shí)差。
[0049]再請(qǐng)參見圖3d，其為PNPN型晶閘管I的門極電壓VGK為_15v時(shí)的陽(yáng)極-陰極的電流電壓特性示意圖。由于門極電壓VGK=-15v，P2層、NI層的PN結(jié)反偏，導(dǎo)致NI層的電子耗盡，由此，該P(yáng)NPN型晶閘管I從陽(yáng)極到陰極的導(dǎo)電能力喪失；當(dāng)陽(yáng)極-陰極的電壓升高至擊穿電壓，例如，4500V，則該P(yáng)NPN型晶閘管I被擊穿。
[0050]需要說明的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，擊穿電壓由NI層的厚度和摻雜濃度決定，通常為4500V以上。
[0051 ] 本發(fā)明提供一種NPNP型晶閘管。所述NPNP型晶閘管至少包括:由N型、P型、N型及P型半導(dǎo)體層構(gòu)成的層疊結(jié)構(gòu)，其中，在與作為陽(yáng)極的P型半導(dǎo)體層接觸的N型半導(dǎo)體層中相對(duì)于該作為陽(yáng)極的P型半導(dǎo)體層的區(qū)域具有第二開口，以便當(dāng)所述NPNP型晶閘管有正的陽(yáng)-陰極電壓而無門極電流時(shí)，所述NPNP型晶閘管也會(huì)有陽(yáng)極到陰極的電流。
[0052]優(yōu)選地，所述第二開口正對(duì)于該作為陽(yáng)極的P型半導(dǎo)體層。
[0053]此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，所述第二開口的尺寸基于作為陽(yáng)極的P型半導(dǎo)體層的尺寸來確定，優(yōu)選地，所述第二開口的尺寸在I到50微米之間。
[0054]例如，如圖4a所示，該NPNP型晶閘管2包括N型半導(dǎo)體層(即NI層)、P型緩沖層(即P-Buffer層)、P型半導(dǎo)體層(即Pl層)、N型半導(dǎo)體層(即N2層)、及P型半導(dǎo)體層(即P2層)構(gòu)成的層疊結(jié)構(gòu)，其中，N2層具有開口 21，所述開口 21正對(duì)于P2層正下方。此外，該NPNP型晶閘管2的NI層引出作為陰極(Cathode)的電極，N2層引出作為門極(Gate)的電極，P2層引出作為陽(yáng)極(Anode)的電極。
[0055]由于所述NPNP型晶閘管2具有開口，故當(dāng)所述NPNP型晶閘管2的門極無注入電流而陽(yáng)極與陰極間有正向電壓時(shí)，所述NPNP型晶閘管2的陽(yáng)極與陰極間就會(huì)有由該陽(yáng)極經(jīng)過所述開口 21至陰極的電流,如圖4b所示。
[0056]再請(qǐng)參見圖4c，其為NPNP型晶閘管2的陽(yáng)極-陰極的電流電壓特性示意圖。由圖可見，當(dāng)該NPNP型晶閘管2的門極電壓VGK為零時(shí)，由于N2層、Pl層的PN結(jié)耗盡的緣故，門極電壓VGK為零時(shí)，該NPNP型晶閘管2的導(dǎo)電能力較門極浮空時(shí)差。
[0057]再請(qǐng)參見圖4d，其為NPNP型晶閘管2的門極電壓VGK為-15 V時(shí)的陽(yáng)極-陰極的電流電壓特性示意圖。由于門極電壓VGK=-15v，N2層、Pl層的PN結(jié)反偏，導(dǎo)致N2層的電子耗盡，由此，該NPNP型晶閘管2從陽(yáng)極到陰極的導(dǎo)電能力喪失；當(dāng)陽(yáng)極-陰極的電壓升高至擊穿電壓，例如，4500V，則該NPNP型晶閘管2被擊穿。
[0058]需要說明的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，擊穿電壓由N2層的厚度和摻雜濃度決定，通常為4500V以上。
[0059]本發(fā)明還提供一種無需驅(qū)動(dòng)電流的晶閘管。所述無需驅(qū)動(dòng)電流的晶閘管至少包括:晶閘管本體及受控開關(guān)單元；其中，當(dāng)所述晶閘管本體為PNPN型時(shí)，所述受控開關(guān)單元連接所述PNPN型的晶閘管本體的門極及陰極；當(dāng)所述晶閘管本體為NPNP型時(shí)，所述受控開關(guān)單元連接所述PNPN型的晶閘管本體的門極及陽(yáng)極。
[0060]優(yōu)選地，所述受控開關(guān)單元包括作為受控開關(guān)的第一晶體管。其中，所述第一晶體管包括任何類型的晶體管，優(yōu)選地，包括但不限于:單個(gè)N型或P型MOSFET管、雙極結(jié)型晶體管(BJT管)、絕緣柵雙極型晶體管(IGBT管)、多個(gè)子晶體管并聯(lián)且能達(dá)到幾千安培的電流能力的晶體管組等。其中，子晶體管包括但不限于:N型或P型MOSFET管、BJT管、IGBT管等等。所述晶閘管本體可為前述圖3a所示的PNPN型晶閘管，也可為前述圖4a所示的NPNP型晶閘管，還可為現(xiàn)有PNPN型晶閘管或現(xiàn)有NPNP型晶閘管等。
[0061]例如，如圖5a所示，所述受控開關(guān)單元包括N型MOSFET管Ql，晶閘管本體為PNPN型。其中，該N型MOSFET管Ql的源極S連接PNPN型的晶閘管本體的門極、漏極D連接PNPN型的晶閘管本體的陰極、柵極接入控制信號(hào)以便控制該N型MOSFET管Ql的導(dǎo)通與關(guān)斷。由此，當(dāng)該N型MOSFET管Ql導(dǎo)通時(shí)，該P(yáng)NPN型的晶閘管本體的門極電壓為0，該P(yáng)NPN型的晶閘管本體的陽(yáng)極-陰極間的電流如圖3c中的VGK=O時(shí)的情形；當(dāng)該N型MOSFET管Ql關(guān)斷，則該P(yáng)NPN型的晶閘管本體的陽(yáng)極-陰極的電流通路阻斷，該P(yáng)NPN型的晶閘管本體進(jìn)入并處于關(guān)斷狀態(tài)。
[0062]需要說明的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員基于上述所示，應(yīng)該理解第一晶體管為其他類型晶體管時(shí)，該第一晶體管與PNPN型的晶閘管本體的連接方式，故在此不再詳述。
[0063]又例如，如圖5b所示，所述受控開關(guān)單元包括N型MOSFET管Q1’，晶閘管本體為NPNP型。其中，該N型MOSFET管Ql’的漏極D連接NPNP型的晶閘管本體的門極、源極S連接NPNP型的晶閘管本體的陽(yáng)極、柵極接入控制信號(hào)以便控制該N型MOSFET管Q1’的導(dǎo)通與關(guān)斷。由此，當(dāng)該N型MOSFET管Q1’導(dǎo)通時(shí)，該NPNP型的晶閘管本體的門極電壓為0，該NPNP型的晶閘管本體的陽(yáng)極-陰極間的電流如圖4c中的VGK=O時(shí)的情形；當(dāng)該P(yáng)型MOSFET管Q1’關(guān)斷，則該NPNP型的晶閘管本體的陽(yáng)極-陰極的電流通路阻斷，該P(yáng)NPN型的晶閘管本體進(jìn)入并處于關(guān)斷狀態(tài)。
[0064]需要說明的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員基于上述所示，應(yīng)該理解第一晶體管為其他類型晶體管時(shí)，該第一晶體管與NPNP型的晶閘管本體的連接方式，故在此不再詳述。
[0065]作為另一種優(yōu)選方式，所述受控開關(guān)單元包括作為受控開關(guān)的第二晶體管及與所述第二晶體管連接且能使所述晶閘管本體在導(dǎo)通時(shí)門極處于浮空態(tài)的浮空器件。
[0066]其中，所述第二晶體管與前述第一晶體管相同或相似，并以引用的方式包含于此，不再詳述。
[0067]優(yōu)選地，所述浮空器件包括但不限于:
[0068]I)單個(gè)或多個(gè)并聯(lián)二極管。
[0069]例如，如圖6a所示，所述受控開關(guān)單元包括N型MOSFET管Q2以及二極管D1，晶閘管本體為PNPN型。其中，該N型MOSFET管Q2的源極S連接二極管Dl的陰極、漏極D連接PNPN型的晶閘管本體的陰極、柵極接入控制信號(hào)以便控制該N型MOSFET管Q2的導(dǎo)通與關(guān)斷；二極管DI的陽(yáng)極連接PNPN型的晶閘管本體的門極。由此，當(dāng)該N型MOSFET管Q2導(dǎo)通時(shí)，由于二極管Dl并聯(lián)于PNPN本體的門極-陰極PN極，該P(yáng)NPN型的晶閘管本體的門極處于浮空態(tài)，該P(yáng)NPN型的晶閘管本體的陽(yáng)極-陰極間的電流如圖3c中的門極浮空的情形；當(dāng)該N型MOSFET管Q2關(guān)斷，則該P(yáng)NPN型的晶閘管本體的陽(yáng)極-陰極的電流通路阻斷，該P(yáng)NPN型的晶閘管本體進(jìn)入并處于關(guān)斷狀態(tài)。
[0070]又例如，如圖6b所示，所述受控開關(guān)單元包括N型MOSFET管Q2’以及二極管D1’，晶閘管本體為NPNP型。其中，該N型MOSFET管Q2’的漏極D連接二極管D1’的陽(yáng)極、源極S連接NPNP型的晶閘管本體的陽(yáng)極、柵極接入控制信號(hào)以便控制該N型MOSFET管Q2’的導(dǎo)通與關(guān)斷；二極管D1’的陰極連接NPNP型的晶閘管本體的門極。由此，當(dāng)該N型MOSFET管Q2’導(dǎo)通時(shí)，由于二極管D1’并聯(lián)于NPNP本體的陽(yáng)極-門極PN極，該NPNP型的晶閘管本體的門極處于浮空態(tài)，該NPNP型的晶閘管本體的陽(yáng)極-陰極間的電流如圖4c中的門極浮空的情形；當(dāng)該N型MOSFET管Q2’關(guān)斷，則該NPNP型的晶閘管本體的陽(yáng)極-陰極的電流通路阻斷，該NPNP型的晶閘管本體進(jìn)入并處于關(guān)斷狀態(tài)。
[0071]2)所述浮空器件包括單個(gè)或多個(gè)并聯(lián)的電容。
[0072]例如，如圖7a所示，所述受控開關(guān)單元包括N型MOSFET管Q3以及電容Cl，晶閘管本體為PNPN型。其中，該N型MOSFET管Q3的源極S連接電容Cl的一端、漏極D連接PNPN型的晶閘管本體的陰極、柵極接入控制信號(hào)以便控制該N型MOSFET管Q3的導(dǎo)通與關(guān)斷；電容Cl的另一端連接PNPN型的晶閘管本體的門極。由此，當(dāng)該N型MOSFET管Q3導(dǎo)通時(shí)，由于電容Cl的存在，該P(yáng)NPN型的晶閘管本體的門極處于浮空態(tài)，該P(yáng)NPN型的晶閘管本體的陽(yáng)極-陰極間的電流如圖3c中的門極浮空的情形；當(dāng)該N型MOSFET管Q3關(guān)斷，則該P(yáng)NPN型的晶閘管本體的陽(yáng)極-陰極的電流通路阻斷，該P(yáng)NPN型的晶閘管本體進(jìn)入并處于關(guān)斷狀態(tài)。
[0073]又例如，如圖7b所示，所述受控開關(guān)單元包括N型MOSFET管Q3’以及電容Cl’，晶閘管本體為NPNP型。其中，該N型MOSFET管Q3’的漏極D連接電容Cl’的一端、源極S連接NPNP型的晶閘管本體的陽(yáng)極、柵極接入控制信號(hào)以便控制該N型MOSFET管Q3’的導(dǎo)通與關(guān)斷；電容Cl ‘的另一端連接NPNP型的晶閘管本體的門極。由此，當(dāng)該N型MOSFET管Q3’導(dǎo)通時(shí)，由于電容Cl’的存在，該NPNP型的晶閘管本體的門極處于浮空態(tài)，該NPNP型的晶閘管本體的陽(yáng)極-陰極間的電流如圖3c中的門極浮空的情形；當(dāng)該N型MOSFET管Q3’關(guān)斷，則該NPNP型的晶閘管本體的陽(yáng)極-陰極的電流通路阻斷，該NPNP型的晶閘管本體進(jìn)入并處于關(guān)斷狀態(tài)
[0074]3)所述浮空器件包括單個(gè)或多個(gè)并聯(lián)的第三晶體管。所述第三晶體管與前述第一晶體管相同或相似，并以引用的方式包含于此，不再詳述。
[0075]例如，如圖8a所示，所述受控開關(guān)單元包括N型MOSFET管Q4以及N型MOSFET管Q5，晶閘管本體為PNPN型。其中，該N型MOSFET管Q4的源極S連接N型MOSFET管Q5的源極S、漏極D連接PNPN型的晶閘管本體的陰極、柵極接入控制信號(hào)以便控制該N型MOSFET管Q4的導(dǎo)通與關(guān)斷；N型MOSFET管Q5的漏極、柵極均連接PNPN型的晶閘管本體的門極。由此，當(dāng)該N型MOSFET管Q4導(dǎo)通時(shí)，由于；N型MOSFET管Q5的存在，該P(yáng)NPN型的晶閘管本體的門極處于浮空態(tài)，該P(yáng)NPN型的晶閘管本體的陽(yáng)極-陰極間的電流如圖3c中的門極浮空的情形；當(dāng)該N型MOSFET管Q4關(guān)斷，則該P(yáng)NPN型的晶閘管本體的陽(yáng)極-陰極的電流通路阻斷，該P(yáng)NPN型的晶閘管本體進(jìn)入并處于關(guān)斷狀態(tài)。
[0076]又例如，如圖8b所示，所述受控開關(guān)單元包括N型MOSFET管Q4’以及N型MOSFET管Q5’，晶閘管本體為NPNP型。其中，該N型MOSFET管Q4’的漏極D連接N型MOSFET管Q5’的漏極D、源極S連接NPNP型的晶閘管本體的陽(yáng)極、柵極接入控制信號(hào)以便控制該N型MOSFET管Q4的導(dǎo)通與關(guān)斷；N型MOSFET管Q5’的漏極與柵極相連、源極連接NPNP型的晶閘管本體的門極。由此，當(dāng)該N型MOSFET管Q4’導(dǎo)通時(shí)，由于N型MOSFET管Q5’的存在，該NPNP型的晶閘管本體的門極處于浮空態(tài)，該NPNP型的晶閘管本體的陽(yáng)極-陰極間的電流如圖4c中的門極浮空的情形；當(dāng)該N型MOSFET管Q4’關(guān)斷，則該NPNP型的晶閘管本體的陽(yáng)極-陰極的電流通路阻斷，該NPNP型的晶閘管本體進(jìn)入并處于關(guān)斷狀態(tài)。
[0077]需要說明的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員基于上述所示，應(yīng)該理解第三晶體管為其他類型晶體管時(shí)，該第三晶體管與N型MOSFET管、晶閘管本體的連接方式，故在此不再詳述；此外，基于上述對(duì)受控開關(guān)單元的描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，當(dāng)所述第二晶體管為其他類型晶體管時(shí)，受控開關(guān)單元與晶閘管本體的連接方式，故在此不再詳述；再有，上述所示浮空器件僅僅只是列示，而非對(duì)本發(fā)明的限制，事實(shí)上，任何能使晶閘管本體在導(dǎo)通時(shí)門極處于浮空態(tài)的器件，例如，電容與晶體管組合成的電路等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0078]本發(fā)明還提供一種晶閘管封裝件。該晶閘管封裝件至少包括:形成在半導(dǎo)體材料上的無需驅(qū)動(dòng)電流的晶閘管；將所形成的無需驅(qū)動(dòng)電流的晶閘管予以封裝的殼體及外露于所述殼體且與所述無需驅(qū)動(dòng)電流的晶閘管連接的控制門極引腳、陽(yáng)極引腳及陰極引腳。
[0079]其中，所形成的無需驅(qū)動(dòng)電流的晶閘管如前(例如圖5a至8b)所述，故在此不再予以詳述；所述殼體的材質(zhì)為塑料、陶瓷、或橡膠等等。
[0080]優(yōu)選地，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，可采用與現(xiàn)有封裝晶閘管相同或相似的方式來封裝所形成的無需驅(qū)動(dòng)電流的晶閘管，在此不再予以詳述。
[0081]優(yōu)選地，在所述殼體內(nèi)還包括:第一導(dǎo)電層、第二導(dǎo)電層及絕緣層。
[0082]例如，如圖9a所示，第二導(dǎo)電層與無需驅(qū)動(dòng)電流的晶閘管的陰極電氣連接，受控開關(guān)單元中的元器件安裝在第二導(dǎo)電層上并且該元器件的一端與晶閘管連接(連接方式參照?qǐng)D5a至Sb所示)；第一導(dǎo)電層與受控開關(guān)單元中的元器件的連接參照?qǐng)D5a至Sb所示；絕緣層處于第一導(dǎo)電層及第二導(dǎo)電層之間，由此可直接由第一導(dǎo)電層引出整體器件的陰極至殼體外。
[0083]更為優(yōu)選地，在所述殼體內(nèi)還包括:將所述第一導(dǎo)電層、第二導(dǎo)電層、絕緣層及所述半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)予以?shī)A設(shè)的第三導(dǎo)電層及第四導(dǎo)電層。
[0084]例如，如圖9b所示，第三導(dǎo)電層與第一導(dǎo)電層接觸，第四導(dǎo)電層與無需驅(qū)動(dòng)電流的晶閘管的陽(yáng)極接觸，則第三導(dǎo)電層與第四導(dǎo)電層將所述第一導(dǎo)電層、第二導(dǎo)電層、絕緣層及所述半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)夾設(shè)，由此可直接由第三導(dǎo)電層引出陰極引腳至殼體外、由第四導(dǎo)電層引出陽(yáng)極引腳至殼體外、由無需驅(qū)動(dòng)電流的晶閘管的受控開關(guān)單元控制端引出控制門極引腳至殼體外。
[0085]更為優(yōu)選地，所述殼體與所述第三導(dǎo)電層及第四導(dǎo)電層接觸處均為導(dǎo)電材質(zhì)、其余部分為陶瓷材質(zhì)。
[0086]例如，如如圖9c所不，與所述第三導(dǎo)電層接觸的殼體下表面為金屬材質(zhì)、與所述第四導(dǎo)電層接觸的殼體上表面也為金屬材質(zhì)、由此，可直接將殼體下表面作為陰極引腳、殼體上表面作為陽(yáng)極引腳，再由無需驅(qū)動(dòng)電流的晶閘管的受控開關(guān)單元控制端門極引出控制門極引腳至殼體外(圖中未示出)。
[0087]更為優(yōu)選地，所述殼體呈圓形。
[0088]需要說明的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，上述所示殼體僅僅只是列示，而非對(duì)本發(fā)明的限制，事實(shí)上，任何能將形成在半導(dǎo)體襯底表面的無需驅(qū)動(dòng)電流的晶閘管封裝的殼體均包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0089]綜上所述，本發(fā)明的晶閘管由于具有開口，故當(dāng)晶閘管門極無注入電流時(shí)也能導(dǎo)通，有效降低了功耗；此外，本發(fā)明的無需驅(qū)動(dòng)電流的晶閘管將晶閘管本體與受控開關(guān)單元相結(jié)合，由此，當(dāng)受控開關(guān)單元在電壓的驅(qū)動(dòng)下導(dǎo)通時(shí)，晶閘管本體也能導(dǎo)通，而無需門極電流的驅(qū)動(dòng)。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。
[0090]上述實(shí)施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種PNPN型晶閘管，其特征在于，所PNPN型晶閘管至少包括:由P型、N型、P型及N型半導(dǎo)體層構(gòu)成的層疊結(jié)構(gòu)，其中，在與作為陰極的N型半導(dǎo)體層接觸的P型半導(dǎo)體層中相對(duì)于該作為陰極的N型半導(dǎo)體層的區(qū)域具有第一開口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PNPN型晶閘管，其特征在于:所述第一開口正對(duì)于作為陰極的N型半導(dǎo)體層。
3.一種NPNP型晶閘管，其特征在于，所NPNP型晶閘管至少包括:由N型、P型、N型及P型半導(dǎo)體層構(gòu)成的層疊結(jié)構(gòu)，其中，在與作為陽(yáng)極的P型半導(dǎo)體層接觸的N型半導(dǎo)體層中相對(duì)于該作為陽(yáng)極的P型半導(dǎo)體層的區(qū)域具有第二開口。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的NPNP型晶閘管，其特征在于:所述第二開口正對(duì)于作為陽(yáng)極的P型半導(dǎo)體層。
5.一種無需驅(qū)動(dòng)電流的晶閘管，其特征在于，所述無需驅(qū)動(dòng)電流的晶閘管至少包括:晶閘管本體及受控開關(guān)單元；其中，當(dāng)所述晶閘管本體為PNPN型時(shí)，所述受控開關(guān)單元連接所述PNPN型的晶閘管本體的門極及陰極；當(dāng)所述晶閘管本體為NPNP型時(shí)，所述受控開關(guān)單元連接所述NPNP型的晶閘管本體的門極及陽(yáng)極。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的無需驅(qū)動(dòng)電流的晶閘管，其特征在于:所述晶閘管本體包括:權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的晶閘管。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的無需驅(qū)動(dòng)電流的晶閘管，其特征在于:所述受控開關(guān)單元包括作為受控開關(guān)的第一晶體管。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的無需驅(qū)動(dòng)電流的晶閘管，其特征在于:所述第一晶體管包括多個(gè)并聯(lián)的子晶體管。
9.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的無需驅(qū)動(dòng)電流的晶閘管，其特征在于:所述受控開關(guān)單元包括作為受控開關(guān)的第二晶體管及與所述第二晶體管連接且能使所述晶閘管本體在導(dǎo)通時(shí)門極處于浮空態(tài)的浮空器件。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的無需驅(qū)動(dòng)電流的晶閘管，其特征在于:所述浮空器件包括單個(gè)或多個(gè)并聯(lián)二極管。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的無需驅(qū)動(dòng)電流的晶閘管，其特征在于:所述浮空器件包括單個(gè)或多個(gè)并聯(lián)的電容。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的無需驅(qū)動(dòng)電流的晶閘管，其特征在于:所述浮空器件包括單個(gè)或多個(gè)并聯(lián)的第三晶體管。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的無需驅(qū)動(dòng)電流的晶閘管，其特征在于:所述第二晶體管包括多個(gè)并聯(lián)的子晶體管。
14.一種晶閘管封裝件，其特征在于:所述晶閘管封裝件至少包括:形成在半導(dǎo)體襯底材料上的權(quán)利要求5至13中任一項(xiàng)所述的無需驅(qū)動(dòng)電流的晶閘管；將所形成的無需驅(qū)動(dòng)電流的晶閘管予以封裝的殼體及外露于所述殼體且與所述無需驅(qū)動(dòng)電流的晶閘管連接的門極引腳、陰極引腳及陽(yáng)極引腳。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的晶閘管封裝件，其特征在于，在所述殼體內(nèi)還包括:與晶閘管本體的陰極電氣連接的第二導(dǎo)電層、與所述無需驅(qū)動(dòng)電流的晶閘管的陰極電氣連接的第一導(dǎo)電層及隔離所述第一導(dǎo)電層與第二導(dǎo)電層的絕緣層。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的晶閘管封裝件，其特征在于，在所述殼體內(nèi)還包括:將所述第一導(dǎo)電層、第二導(dǎo)電層、絕緣層及所述半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)予以?shī)A設(shè)的第三導(dǎo)電層及第四導(dǎo)電層。其中第四導(dǎo)電層和所述無需驅(qū)動(dòng)電流的晶閘管的陽(yáng)極電氣連接，第三導(dǎo)電層和所述第二導(dǎo)電層電氣連接。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的晶閘管封裝件，其特征在于:所述殼體與所述第三導(dǎo)電層及第四導(dǎo)電層接觸處均為導(dǎo)電材質(zhì)、其余部分為陶瓷材質(zhì)。
18.根據(jù)權(quán)利要 求14至17任一項(xiàng)所述的晶閘管封裝件，其特征在于:所述殼體呈圓形。
【文檔編號(hào)】H03K17/56GK103594490SQ201210286393
【公開日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2012年8月13日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月13日
【發(fā)明者】黃勤 申請(qǐng)人:無錫維賽半導(dǎo)體有限公司