功率开关制造技术

一种功率开关包括三个部件。每个部件包括具有交替的传导类型的三个半导体区域的堆叠，并且在三个半导体区域中的第一个半导体区域具有与第一半导体区域的类型相反的类型。第一部件和第二部件的第一半导体区域具有相同的传导类型并且第一部件和第三部件的第一半导体区域具有相反的传导类型。第一部件的第一半导体区域被连接到第二部件和第三部件的控制区域。第二部件和第三部件的第一半导体区域被连接到第一开关端子，第一部件、第二部件和第三部件的第三半导体区域被连接到第二开关端子，并且第一部件的控制区域被连接到第三开关端子。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种功率开关包括三个部件。每个部件包括具有交替的传导类型的三个半导体区域的堆叠，并且在三个半导体区域中的第一个半导体区域具有与第一半导体区域的类型相反的类型。第一部件和第二部件的第一半导体区域具有相同的传导类型并且第一部件和第三部件的第一半导体区域具有相反的传导类型。第一部件的第一半导体区域被连接到第二部件和第三部件的控制区域。第二部件和第三部件的第一半导体区域被连接到第一开关端子，第一部件、第二部件和第三部件的第三半导体区域被连接到第二开关端子，并且第一部件的控制区域被连接到第三开关端子。【专利说明】功率开关
本公开内容涉及双向功率开关。
技术介绍
已经提供了许多类型的双向功率开关。这样的开关例如在与负载的串联连接中使用，该负载将在提供交流电流(AC)电源电压(例如，主电源电压)的端子之间被供电以控制向负载供应的功率。在已知的双向功率开关当中，可以提到三端双向可控硅(triac)，其是很常用的并且具有相对廉价的优点。然而三端双向可控硅受限于其控制端子仅使得能够控制其从关断状态到导通阶段的开关，从导通状态到关断阶段的开关在流过三端双向可控硅的电流下降到阈值之下时自然地发生。已经提供了基于MOS或者双极性晶体管的各种解决方案以形成可控制以被导通和关断的双向功率开关。然而这样的开关是相对昂贵的。另外，这样的开关的控制可能要求相对复杂的电路。还已经在近期由【申请人】提供的在Rizk等人的文章“A vertical bidirect1nalbipolar power switch(BipAC)for AC mains applicat1ns,16th European Conferenceon Power Electronics and Applicat1ns(EPE’ 14-ECCE Europe)，2014”(其通过引用并入)中的可控制以被导通和关断的双向功率开关。将关于图1在后文更详细地描述这样的开关的结构和操作。存在可控制以被导通和关断的双向功率开关的需要，这一开关克服了现有开关的所有或者部分缺点。
技术实现思路
实施例提供了一种可控制以被导通和关断的双向功率开关，其克服了现有开关的所有或者部分缺点。为了实现这一目标，实施例提供了一种双向功率开关，包括第一、第二和第三部件，每个部件包括:具有交替的传导类型的第一、第二和第三半导体区域的堆叠，以及具有与第一半导体区域的类型相反的类型的、被布置在第一半导体区域中的半导体控制区域，其中:第一部件和第二部件的第一半导体区域具有相同的传导类型并且第一部件和第三部件的第一半导体区域具有相反的传导类型;第一部件的第一半导体区域被连接到第二部件和第三部件的控制区域;第二部件和第三部件的第一半导体区域被连接到开关的第一导电端子;第一部件、第二部件和第三部件的第三半导体区域被连接到开关的第二导电端子;并且第一部件的控制区域被连接到开关的控制端子。根据实施例，所述第一部件的第一半导体区域、第二半导体区域和第三半导体区域分别是P型、N型和P型的。根据实施例，所述第一部件的半导体表面比所述第二部件和所述第三部件的半导体表面小。根据实施例，所述第一部件、所述第二部件和所述第三部件分别被形成在三个不同的半导体芯片中。根据实施例，所述三个芯片被组装在同一保护封装中。根据实施例，所述保护封装包括被分别连接到所述开关的所述第一导电端子和所述第二导电端子以及所述控制端子的三个外部连接端子。根据实施例，所述三个芯片被组装在三个不同的保护封装中。根据实施例，一方面所述第一部件和所述第二部件，并且在另一方面所述第三部件，被分别形成在被组装在同一保护封装中的两个不同的半导体芯片中。根据实施例，所述保护封装包括被分别连接到所述开关的所述第一导电端子和所述第二导电端子以及所述控制端子的三个外部连接端子。根据实施例，所述第一部件和所述第二部件的第二半导体区域具有在从7xl013到4xl014原子/cm3的范围中的掺杂水平以及在从150到250μπι的范围中的厚度，并且所述第三部件的第二半导体区域具有在从7χ1013到4χ1014原子/cm3的范围中的掺杂水平并且具有在从150到250μπι的范围中的厚度。实施例提供了一种功率开关，包括:三个半导体区域的第一堆叠，所述三个半导体区域具有交替的传导类型并且包括第一半导体控制区域，所述第一半导体控制区域被布置在所述三个半导体区域中的第一个半导体区域中并且具有与所述三个半导体区域中的所述第一个半导体区域的传导类型相反的传导类型，三个半导体区域的第二堆叠，所述三个半导体区域具有交替的传导类型并且包括第二半导体控制区域，所述第二半导体控制区域被布置在所述三个半导体区域中的第一个半导体区域中并且具有与所述三个半导体区域中的所述第一个半导体区域的传导类型相反的传导类型，其中:所述功率开关的栅极端子被连接到所述第一半导体控制区域;在所述第一堆叠中的所述三个半导体区域中的所述第一个半导体区域被连接到所述第二半导体控制区域;所述功率开关的第一导电端子被连接到在所述第二堆叠中的所述三个半导体区域中的所述第一个半导体区域;并且所述功率开关的第二导电端子被连接到在所述第一堆叠和所述第二堆叠两者中的所述三个半导体区域中的第三个半导体区域。根据实施例，所述第一堆叠和所述第二堆叠被形成在被组装在同一保护封装中的分开的裸片上。根据实施例，所述第一堆叠和所述第二堆叠被形成在被组装在保护封装中的共同的裸片上。根据实施例，在所述第一堆叠和所述第二堆叠中的所述交替的传导类型是相同的。根据实施例，在所述第一堆叠和所述第二堆叠中的所述交替的传导类型是相反的。根据实施例，所述功率开关还包括:三个半导体区域的第三堆叠，所述三个半导体区域具有交替的传导类型并且包括第三半导体控制区域，所述第三半导体控制区域被布置在所述三个半导体区域中的第一个半导体区域中并且具有与所述三个半导体区域中的所述第一个半导体区域的传导类型相反的传导类型，其中:在所述第一堆叠中的所述三个半导体区域中的所述第一个半导体区域被连接到所述第三半导体控制区域;所述功率开关的所述第一导电端子还被连接到在所述第三堆叠中的所述三个半导体区域中的所述第一个半导体区域;并且所述功率开关的所述第二导电端子还被连接到在所述第三堆叠中的所述三个半导体区域中的第三个半导体区域。根据实施例，在所述第一堆叠和所述第二堆叠中的所述交替的传导类型是相同的并且在所述第三堆叠中的所述交替的传导类型与在所述第一堆叠和所述第二堆叠中的所述交替的传导类型是相反的。根据实施例，所述第一堆叠和所述第二堆叠被形成在共同的裸片上，所述第三堆叠被形成在另一裸片上，并且所述共同的裸片和所述另一裸片被组装在保护封装中。【附图说明】将在下面对具体实施例的非限制性描述中结合附图详细论述前述和其他的特征和优点，其中:图1是示意性地图示双向功率开关的截面图。图2是双向功率开关的实施例的简化视图；并且图3是图2的双向功率开关的备选实施例的简化顶视图。【具体实施方式】在不同的附图中已经用相同的附图标记来表示相同的元件，并且各附图也不是按比例的。在下面的描述中，在限定诸如“前”、“后”、“顶部”、“底部”、“左”、“右”等的绝对位置的术语时，或者在限定诸如“水平”、“垂直本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率开关，其特征在于，包括：第一部件、第二部件和第三部件，其中每个部件包括：第一半导体区域、第二半导体区域和第三半导体区域的堆叠，所述第一半导体区域到所述第三半导体区域具有交替的传导类型；并且具有与所述第一半导体区域的传导类型相反的传导类型并且被布置在所述第一半导体区域中的半导体控制区域，其中：所述第一部件和所述第二部件的第一半导体区域具有相同的传导类型并且所述第一部件和所述第三部件的第一半导体区域具有相反的传导类型；所述第一部件的第一半导体区域被连接到所述第二部件和所述第三部件的半导体控制区域；所述第二部件和所述第三部件的第一半导体区域被连接到所述开关的第一导电端子；所述第一部件、所述第二部件和所述第三部件的第三半导体区域被连接到所述开关的第二导电端子；并且所述第一部件的半导体控制区域被连接到所述开关的控制端子。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：Y·阿格，
申请(专利权)人：意法半导体图尔公司，
类型：新型
国别省市：法国;FR