N溝道大功率半導體恆電流二極體的製作方法

2023-07-26 10:22:51

專利名稱：N溝道大功率半導體恆電流二極體的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種利用半導體結構的物理過程實現恆電流特性的N溝道大功率半導體 恆電流二極體，屬於二端半導體器件技術領域。
背景技術：
現有技術中，恆電流源是電子設備和裝置中常用的一種技術， 一般採用電子模塊或集成 電路實現。恆電流二極體是實現恆流源的一種半導體器件。目前國際國內的恆流二極體通常 都是小電流、小功率的產品(輸出電流0.5mA-10mA;)，主要用於電子電路中的基準電流 設定。由於電流、功率過小，不能直接驅動負載。
發明內容
本實用新型的目的在於提供一種利用半導體物理特性、可以直接驅動負載的N溝道大 功率半導體恆電流二極體，以克服現有技術的不足。
本實用新型的N溝道大功率半導體恆電流二極體，它包括N型半導體襯底(2)，在N型半 導體襯底(2)下連接有金屬電極(1)，在N型半導體襯底(2)上設有P型半導體區域(6) 和P型半導體區域(3)，在P型半導體區域(6)和P型半導體區域(3)之間設有N型溝道(4 )，在N型溝道(4)上設有N+型半導體(7) ， P型半導體區域(3) 、 N+型半導體區域(7) 與P型半導體區域(6)通過金屬電極(8)連接，在P型半導體區域(3)上設有N+型半導體 (5) ， N+型半導體(5)連接有金屬電極(9)。金屬電極(9)的輸出電流為20mA-lA。
本實用新型的特點是通過半導體器件結構的物理過程實現恆流特性，不是集成電路和電 子模塊(組件)的技術。電子模塊組件是採用電子器件(包括集成電路)在電路板上按電路 方式組裝構成，體積較大。集成電路是將電子元器件按電路方式製作在一塊半導體材料上， 集成電路的結構複雜，特別是大功率集成電路。集成電路和電子模塊(組件)都是多埠電 子部件，安裝使用不便。本實用新型利用結型場效應管JFET作為小電流恆流源，向擔任電流 擴展的雙極型電晶體提供恆定基極電流，經過雙極型電晶體成比例(線性)放大(擴展)成 為大恆定電流。在半導體材料上採用半導體器件結構實現其物理功能。同現有的集成電路和 電子模塊(組件)技術相比，本實用新型具有利用半導體物理特性、實現恆流電路的功能， 而且結構簡單，採用電流擴展方法可以直接恆流驅動負載的優點，表現於現有二極體的一些 技術特徵，也可以作為恆電流電源直接驅動負載。


附圖l為本實用新型的結構示意圖； 附圖2為本實用新型的等效電路圖； 附圖3為本實用新型恆流二極體的電路特性圖。
具體實施方式

本實用新型的實施例在N型半導體襯底(2)上擴散出一個P型半導體區域(6)和一個 P型半導體區域(3)，在P型半導體區域(6)和P型半導體區域(3)之間形成N型半導體(4 )作為N型溝道結型場效應管JFET。在N型半導體(4)溝道上擴散出N+型半導體區域(7)， 通過金屬電極(8)將P型半導體區域(3) 、 N+型半導體區域(7)和P型半導體區域(6)連 接在一起，形成小電流恆流源。在P型半導體區域(3)上擴散出N+型半導體(5) ， N+型半 導體(5)連接金屬電極(9)和導線作為負極。N型半導體襯底(2)下面連接金屬電極(1 )和導線作為恆流二極體的正極。在半導體材料上方設有一層二氧化矽(10)。
本實用新型等效電路如圖2所示，Il是小電流恆流源，經電流放大單元將I1的電流擴展 ，形成大電流恆流源。本實用新型採用N型半導體(2)作為集電極，N型半導體(2)上的P 型半導體區域(6)和P型半導體區域(3)作為柵極，在2個柵極區域之間留有N型半導體溝 道(4)作為N型溝道結型場效應管JFET。 P型半導體區域(3)上的N+型半導體(5)作為 雙極型電晶體的發射極，P型半導體區域(3)既作為N型溝道結型場效應管JFET的柵極又作 為雙極型電晶體的基極，N型半導體襯底(2)作為雙極型電晶體集電極。通過上述半導體結 構實現大功率恆電流輸出。
本實用新型的器件特性相當於一個大功率恆電流二極體(如圖3所示)，金屬電極(9) 的輸出電流可達到20mA-lA的輸出恆定電流，而當前普通的恆電流二極體只能輸出 0. 5mA-10mA的電流。
權利要求1、一種N溝道大功率半導體恆電流二極體，它包括N型半導體襯底(2)，其特徵在於在N型半導體襯底(2)下連接有金屬電極(1)，在N型半導體襯底(2)上設有P型半導體區域(6)和P型半導體區域(3)，在P型半導體區域(6)和P型半導體區域(3)之間設有N型溝道(4)，在N型溝道(4)上設有N+型半導體(7)，P型半導體區域(3)、N+型半導體區域(7)與P型半導體區域(6)通過金屬電極(8)連接，在P型半導體區域(3)上設有N+型半導體(5)，N+型半導體(5)連接有金屬電極(9)。
專利摘要本實用新型公開了一種N溝道大功率半導體恆電流二極體，它包括N型半導體襯底(2)，在N型半導體襯底(2)下連接有電極(1)，在N型半導體襯底(2)上設有P型半導體區域(6)和(3)，在P型半導體區域(6)和(3)之間設有N型溝道(4)，在N型溝道(4)上設有N+型半導體(7)，P型半導體區域(3)、N+型半導體區域(7)與P型半導體區域(6)通過電極(8)連接，在P型半導體區域(3)上設有N+型半導體(5)，N+型半導體(5)連接有電極(9)。本實用新型的特點是通過半導體器件結構的物理過程實現恆流特性，具有利用半導體物理特性、實現恆流電路的功能，結構簡單，可以直接恆流驅動負載的優點。
文檔編號H01L29/861GK201066691SQ20072020001
公開日2008年5月28日 申請日期2007年1月15日 優先權日2007年1月15日
發明者橋 劉 申請人:貴州大學