一种基于双向晶闸管的浪涌保护电路及其制造方法技术

技术编号:9435452 阅读:197 留言:0更新日期:2013-12-12 01:12
本发明专利技术涉及电子电路及半导体技术,具体的说是涉及一种基于双向晶闸管的浪涌保护电路。本发明专利技术所述的一种基于双向晶闸管的浪涌保护电路,其特征在于,包括双向晶闸管、NPN型三极管和PNP型三极管,所述NPN型三极管的发射极和双向晶闸管的P型门连接、基极引出第一电极,所述PNP型三极管的发射极和双向晶闸管的N型门连接、基极引出第二电极,所述双向晶闸管的一端引出第三电极、另一端与NPN型三极管的集电极和PNP型三极管的集电极均接地。本发明专利技术的有益效果为,可以实现对单线路的双向可编程浪涌保护,同时可极大的减小芯片面积,从而降低生产成本。本发明专利技术尤其适用于浪涌保护电路。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及电子电路及半导体技术,具体的说是涉及一种基于双向晶闸管的浪涌保护电路。本专利技术所述的一种基于双向晶闸管的浪涌保护电路,其特征在于,包括双向晶闸管、NPN型三极管和PNP型三极管,所述NPN型三极管的发射极和双向晶闸管的P型门连接、基极引出第一电极,所述PNP型三极管的发射极和双向晶闸管的N型门连接、基极引出第二电极,所述双向晶闸管的一端引出第三电极、另一端与NPN型三极管的集电极和PNP型三极管的集电极均接地。本专利技术的有益效果为,可以实现对单线路的双向可编程浪涌保护,同时可极大的减小芯片面积,从而降低生产成本。本专利技术尤其适用于浪涌保护电路。【专利说明】—种基于双向晶闸管的浪涌保护电路及其制造方法
本专利技术涉及电子电路及半导体技术,具体的说是涉及一种基于双向晶闸管的浪涌 保护电路。
技术介绍
电子电路在使用过程中经常会遭遇电压瞬变形成的浪涌电流的冲击,这将对整个 电路的正常工作产生不利影响甚至导致电子电路系统的损坏。浪涌的来源主要有:感性负 载电压瞬变、静电放电、雷电放电、云层内或云层间的放电。为了防止瞬变的浪涌电压对整 个电路系统的冲击,提高电子系统的可靠性,浪涌保护成为了现代电子电路必须考虑的问 题。晶闸管型浪涌保护电路具有精确导通、无限重复、电压范围宽(几伏到几千伏)和快速响 应(ns级)的优越性能,因而广泛应用在电力电子
、通信领域以及各类电子电路的 防护。常见的晶闸管型浪涌保护电路如图1和图2所示,图1为双向双线可编程浪涌保 护电路,这种电路结构可以通过编程设置电极Gl和电极G2的电压值来设定浪涌保护范围, 当Line端出现正向(负向)浪涌时,pnp (npn)三极管导通,三极管发射极电流触发晶闸管 导通,从而泄放浪涌电流、实现对线路的浪涌保护;图2所示为双路双向可编程浪涌保护电 路,使用时该电路并联在需要保护的电路两端,在K1、K2出现正的大于约0.7V过电压时,二 极管导通,将K1、K2电极的电压钳位在0.7V,同时泄放掉浪涌电流;在1(1、1(2出现负的低于 G端电压约0.7V的过电压时,npn三极管导通,其发射极电流触发p型门极晶闸管导通,从 而泄放掉浪涌电流,通过编程设定G电极的电压值,可以设定负向浪涌防护的电压范围。因 此现有的保护电路为了确保浪涌电流泄放能力足够大,存在浪涌保护电路芯片面积较大的 问题,不利于当前对于电路小型化、经济化的需求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题,就是针对目前的浪涌保护电路芯片面积较大的问 题,提出。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案是:一种基于双向晶闸管的浪涌保护 电路,其特征在于,包括双向晶闸管、NPN型三极管和PNP型三极管,所述NPN型三极管的发 射极和双向晶闸管的P型门连接、基极引出第一电极,所述PNP型三极管的发射极和双向 晶闸管的N型门连接、基极引出第二电极,所述双向晶闸管的一端引出第三电极、另一端与 NPN型三极管的集电极和PNP型三极管的集电极均接地。具体的,所述双向晶闸管包括第一 N型半导体衬底3,所述第一 N型半导体衬底3 的一端设置有第一 P阱4和N型扩散环5,所述N型扩散环5为一对并分别设置在第一 P阱 4的两边,所述第一 P阱4中形成第一 N阱7和P型门极6,所述P型门极6设置在第一 N 阱7的左侧,所述第一 N阱7中形成第二 P阱9和N型门极8,所述N型门极8设置在第二 P阱9的右侧,所述第二 P阱9中通过N型注入形成短路孔10,所述第二 P阱9表面引出第三电极2,所述第一 N型半导体衬底3的另一端设置有多个相间的第一 P区11和第一 N区12。具体的,所述NPN型三极管包括第二 N型半导体衬底13,所述第二 N型半导体衬底13的一端设置有第三P阱14,所述第三P阱14包括第一发射区15和第一基区16,所述第一发射区15和P型门极6连接,所述第一基区16引出第一电极17,所述第二 N型半导体衬底13的另一端通过N型扩散形成第一集电极区19,所述第二 N型半导体衬底13还包括第二 P区18,所述第二 P区18连接第二 N型半导体衬底13的一端和另一端。具体的,所述PNP型三极管包括第三N型半导体衬底20,所述第三N型半导体衬底20的一端设置有第四P阱21,所述第四P阱21为第二发射区,与N型门极8连接,所述第四P阱的右侧通过N型扩散形成第二基区22,所述第二基区22引出第二电极25,所述第三N型半导体衬底20的另一端通过P型扩散形成第二集电极区23,所述第三N型半导体衬底20还包括第三P区24,所述第三P区24连接第三N型半导体衬底20的一端与另一端,所述第一电极17、第三电极2和第二电极25通过氧化层I隔开。一种基于双向晶闸管的浪涌保护电路的制造方法,其特征在于,包括:第一步:选择片厚300 μ m,电阻率15?25 Ω.cm的单晶娃片,打标清洗、烘干后待用;第二步:将第一步中得到的单晶硅片进行硅片表面生长场氧化层处理,进行第一次光刻,具体为隔离区第二 P区18和第三P区24的双面光刻,然后进行双面隔离区的硼扩散、硼-铝双质扩散或镓-铝双质扩散;第三步:进行第二次光刻和三次光刻,然后进行第一 P阱4、第一 P区11硼扩散,扩散条件为:预淀积温度1050°C?1060°C、时间5h,再分布温度1250°C、时间20h?25h、O2流量为 700mL/min、N2 流量为 300mL/min ;第四步:进行第四次光刻,然后进行第一 N阱7磷扩散,条件为:预淀积温度980°C?1020°C,O2流量200mL/min,N2流量为700mL/min,时间2?3h,再分布条件为温度1300。。?1310°C、时间 18h ?20h、02 流量为 500mL/min、N2 流量为 700mL/min ;第五步:进行第五次光刻,然后进行第二 P阱9、NPN三极管基区14、PNP三极管发射区21硼离子注入,离子注入条件为:剂量5el4Cnr2、能量80KeV,再分布条件为温度1250°C、时间 IOh ?15h、O2 流量为 700mL/min、N2 流量为 300mL/min ;第六步:进行第六次光刻,然后进行门极短路孔ION型离子注入,离子注入条件为:剂量lel5cnT2、能量50KeV,再分布条件为温度1310°C、时间8h?12h、02流量为700mL/min> N2 流量为 300mL/min ;第七步:进行第七次光刻,进行正面P型门极6区、NPN三极管基区16接触光刻,进行第八次光刻,进行PNP三极管背面第二集电极区23光刻,进行硼离子注入,注入条件为:剂量5el4cnT2、能量50KeV,再分布条件为温度1250°C、时间2h?4h、02流量为700mL/min、N2 流量为 300mL/min ;第八步:进行第九次光刻,进行正面N型门极8区、PNP三极管基区22接触、N型扩散环5光刻,进行第十次光刻,进行第一 N区12光刻,进行磷离子注入,注入条件为:剂量5el5cnT2、能量60KeV,再分布条件为温度1310°C、时间3h?5h、02流量为500mL/min、N2流量为 700mT,/mi η ;第九步:进行第十一次光刻,刻蚀出接触孔;第十步:进行金属本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种基于双向晶闸管的浪涌保护电路,其特征在于,包括双向晶闸管、NPN型三极管和PNP型三极管,所述NPN型三极管的发射极和双向晶闸管的P型门连接、基极引出第一电极,所述PNP型三极管的发射极和双向晶闸管的N型门连接、基极引出第二电极,所述双向晶闸管的一端引出第三电极、另一端与NPN型三极管的集电极和PNP型三极管的集电极均接地。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:李泽宏邹有彪刘建顾鸿鸣宋文龙任敏张金平
申请(专利权)人:电子科技大学
类型:发明
国别省市:

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