Мощный высоковольтный переключательный транзистор
Полезная модель относится к полупроводниковым приборам, в частности, к биполярным мощным высоковольтным переключательным транзисторам. В целях увеличения процента выхода годных транзисторов предлагается в известной структуре, содержащей три делительных кольца и эмиттерную область, расщепленную на множество отдельных полос, ввести дополнительное четвертое делительное кольцо и заменить полосковую конструкцию эмиттера на гребенчатую.
Предложенная конструкция позволяет увеличить процент выхода годных транзисторов по обратным токам коллектор-база, эмиттер-база, и, как следствие, снизить себестоимость кристалла транзистора.
Полезная модель представляет собой кристалл биполярного мощного переключательного высоковольтного транзистора, предназначенного для использования в преобразователях частоты системы энергоснабжения, для работы в переключающих схемах, импульсных модуляторах, во вторичных источниках питания и другой аппаратуре широкого применения.
Кристалл такого транзистора должен обеспечивать напряжение коллектор-база свыше 800В, максимальный ток коллектора более 25А при значениях обратного тока коллектор-база, эмиттер-база порядка одного миллиампера.
В конструкции кристаллов транзисторов такого типа повышение напряжения пробоя достигается за счет создания вокруг базовой области транзистора кольцевых областей того же типа проводимости, что и данная базовая область (RU, патент №2019894 Н 01 L 29/72 «Высоковольтный биполярный транзистор»). Для устранения эффекта снижения удельного сопротивления исходного материала в поверхностной области из-за наличия зарядов в защитном окисле и на поверхности полупроводника описанные кольцевые области располагаются на определенном расстоянии друг от друга, которое монотонно увеличивается к периферии. Количество колец и расстояние между ними выбирается в зависимости от марки исходного кремния и требуемых напряжений коллектор-база, коллектор-эмиттер.
Прототипом предполагаемой Полезной модели является конструкция кристалла транзистора 2Т 878, в которой требуемые параметры достигаются
за счет расположенных на периферии кристалла трех делительных колец удаленных друг от друга и от базы на определенное расстояние. Между кольцами в кремнии вытравлены канавки шириной 5-10 мкм, защищенные стеклом СЗ-ВТ. Эмиттерная область прототипа расщеплена на множество отдельных узких полос одного типа проводимости, которые соединены металлизацией, являющейся общей для всех зубцов, размеры которой являются достаточными для присоединения внешнего вывода эмиттера.
Недостатком описанной конструкции является то, что наличие в конструкции кристалла трех делительных колец не обеспечивает пробоя в объеме полупроводника, и поэтому он происходит по его поверхности, обусловливая тем самым более низкое напряжение пробоя коллектор-база, чем это возможно при использовании данного исходного материала. Другим недостатком прототипа является то, что в случае дефектного окисла возможно короткое замыкание между металлизацией эмиттера, лежащей на окисле над частью базовой области, и базой.
Описанные недостатки приводят к низкому проценту выхода на кристаллах транзисторов 2Т 878 по таким параметрам как обратный ток эмиттер-база, коллектор-база.
Техническим результатом предполагаемой полезной модели является увеличение процента выхода годных транзисторов по основным электрическим параметрам, что приводит к снижению себестоимости кристалла транзистора 2Т 878, и других близких по параметрам транзисторов.
Данная задача достигается за счет изменения конструкции кристалла транзистора. Для увеличения процента выхода годных по обратному току коллектор-база по краю кристалла на определенном расстоянии от третьего кольца вводится дополнительное четвертое кольцо. Наличие этого кольца обеспечивает увеличение пробивных напряжений на 80-100 В и, как следствие, уменьшение обратного тока коллектор-база.
Увеличение процента выхода годных по обратным токам эмиттер-база достигается за счет изменения конструкции эмиттера с полосковой на гребенчатую. Ширина эмиттерных зубцов и их количество сохраняются, поэтому максимальный ток коллектора не меняется. При этом эмиттерная металлизация располагается только над эмиттерной областью, исключая тем самым описанные выше закоротки эмиттер-база.
Конструкция кристалла, предлагаемая в качестве полезной модели, изображена на фиг.1 (конструкция базы) и фиг.2 (конструкция эмиттера).
Биполярный мощный высоковольтный переключательный транзистор, содержащий гребенчатую эмиттерную область в центре кристалла и четыре делительных кольца на периферии.
