一种用于避雷器的多PN结瞬态抑制二极管及其使用方法技术

本发明专利技术涉及二极管技术领域，特涉及一种用于避雷器的多PN结瞬态抑制二极管及其使用方法。本发明专利技术在N型圆硅芯片的上表面制作一个二氧化硅绝缘层，在二氧化硅绝缘层上制作多个圆形光刻窗口，通过多个圆形光刻窗口扩散出多个P型区，形成多个PN结，在多个圆形光刻窗口处压上一个圆台形正电极，在N型圆硅芯片下部分别压上一个圆柱形负电极，在圆台形正电极和圆柱形负电极之间封装一个绝缘外壳，即形成多PN结瞬态抑制二极管。本发明专利技术还公开了一种用于避雷器的多PN结瞬态抑制二极管制作避雷器的使用方法。本发明专利技术解决了一般的瞬态抑制二极管击穿电流较小的问题，具有击穿电流较大，适合制作电力线路避雷器等优点。

Multi PN junction transient suppression diode for lightning arrester and method of using the same

The invention relates to the field of diode technology, in particular to a multi PN junction transient suppressor diode used for a lightning arrester and a method of using the same. The present invention in N circular silicon chip on the surface of a silicon dioxide insulating layer, the insulating silica making multiple circular lithography window layer, through multiple circular window lithography multiple P type diffusion region, forming a plurality of PN junction, in multiple circular window lithography pressure on a cone shaped positive electrode respectively, the pressure on a cylindrical negative electrode at the lower part of the N circular silicon chip, an insulating casing between the cone shaped positive electrode and negative electrode is formed cylindrical, multi junction transient suppression diodes. The invention also discloses a method for making a lightning arrester using a multi PN junction transient suppressor diode for a lightning arrester. The invention solves the problem that the breakdown current of a common transient suppressor diode is smaller; the utility model has the advantages of large breakdown current, and is suitable for producing lightning arrester of an electric circuit.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及二极管
，特涉及一种用于避雷器的多PN结瞬态抑制二极管及其使用方法。
技术介绍
目前，市面上现有的瞬态抑制二极管虽然都具有非线性电压特性，但击穿电流较小，也不方便在避雷器中将多个二极管并联或串联以提高装置的击穿电流或工作电压，不能满足电力线路避雷器大通流容量的需求，因而只适用于瞬态电压抑制和部分电路的过压保护，不能用于电力线路的过压保护和防雷避雷。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种用于避雷器的多PN结瞬态抑制二极管。本专利技术在N型圆硅芯片的上表面制作一个二氧化硅绝缘层，在二氧化硅绝缘层上制作多个圆形光刻窗口，通过多个圆形光刻窗口扩散出多个P型区，形成多个PN结，在多个圆形光刻窗口处压上一个圆台形正电极，在N型圆硅芯片下部分别压上一个圆柱形负电极，在圆台形正电极和圆台形负电极之间封装一个绝缘外壳，即形成多PN结瞬态抑制二极管。本专利技术解决了一般的瞬态抑制二极管击穿电流较小的问题，具有击穿电流较大，适合制作电力线路避雷器等优点。本专利技术的技术方案是：一种用于避雷器的多PN结瞬态抑制二极管，包括N型圆硅芯片、二氧化硅绝缘层、光刻窗口、P型区、PN结、圆台形正电极、圆柱形负电极、绝缘外壳、第二接触电极，其中N型圆硅芯片的上表面设置二氧化硅绝缘层，其特征在于：所述的光刻窗口还包括第一接触电极，第一接触电极下方设置P型区；所述的二氧化硅绝缘层内分布至少两个光刻窗口；光刻窗口下方依次设置P型区；P型区外部被PN结包围；PN结设置在N型圆硅芯片内部；在N型圆硅芯片的下表面镀有一层第二接触电极，第二接触电极与圆柱形负电极连接；所述的二氧化硅绝缘层和光刻窗口上方设置圆台形正电极；所述的圆台形正电极、圆柱形负电极分别覆盖在用于避雷器的多PN结瞬态抑制二极管正反面。根据如上所述的用于避雷器的多PN结瞬态抑制二极管，其特征在于：所述的光刻窗口与P型区、PN结一一对应设置。根据如上所述的用于避雷器的多PN结瞬态抑制二极管，其特征在于：所述的光刻窗口为圆形。本专利技术还公开了一种用于避雷器的多PN结瞬态抑制二极管的使用方法，其特征在于：采用如上所述的用于避雷器的多PN结瞬态抑制二极管，将N片用于避雷器的多PN结瞬态抑制二极管堆叠，形成一个圆柱形芯体的多片的用于避雷器的多PN结瞬态抑制二极管组，其中N大于等于2。本专利技术还公开了一种用于避雷器的多PN结瞬态抑制二极管的使用方法，其特征在于：采用如上所述的用于避雷器的多PN结瞬态抑制二极管，将N片用于避雷器的多PN结瞬态抑制二极管压接在两片铜片之间，其中一片铜片压接正极，另一片压接负极，其中N大于等于2。本专利技术的有益效果在于：一是不仅具有多个并联的PN结，能形成较大的击穿电流；二是设置了圆台形正电极和圆台形负电极，使其在组装避雷器时能方便的多片堆叠，提高工作电压，并减小接触电阻，不仅能满足一般电力线路避雷器大通流容量的需求，还能满足高压电力线路避雷器高电压、大通流容量的需求；三是可多个并联，提高工作电流；四是具有击穿电流较大，适合制作电力线路避雷器等优点。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详述。图1为本专利技术二极管的结构示意图；图2为本专利技术二极管的俯视图；图3为本专利技术二极管的仰视图；图4为本专利技术光刻窗口的结构示意图。附图标记说明：N型圆硅芯片1、二氧化硅绝缘层2、光刻窗口3、P型区4、PN结5、圆台形正电极6、圆台形负电极7、绝缘外壳8、第一接触电极9、第二接触电极10。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的技术方案作进一步的说明。如图1所示，本专利技术的用于避雷器的多PN结瞬态抑制二极管，包括N型圆硅芯片1、二氧化硅绝缘层2、光刻窗口3、P型区4、PN结5、圆台形正电极6、圆柱形负电极7、绝缘外壳8、第二接触电极10。如图4所示，光刻窗口3还包括第一接触电极9，第一接触电极9下方设置P型区4，其中N型圆硅芯片1的上表面设置二氧化硅绝缘层2，二氧化硅绝缘层2内分布多个圆形光刻窗口3。圆形光刻窗口3下方设置P型区4；P型区4外部被PN结5包围；PN结5设置在N型圆硅芯片1内部；在N型圆硅芯片1的下表面镀有一层第二接触电极10，第二接触电极10与圆柱形负电极7连接。本专利技术的圆台形正电极6、圆柱形负电极7分别覆盖在用于避雷器的多PN结瞬态抑制二极管正反面，这样可以确保产品连接时覆盖面大，降低产品连接时的电阻，且在使用时，可以很方便的将多个多PN结瞬态抑制二极管并联或串联起来，以提高整个装置的击穿电流和工作电压；并且圆台形正电极6和圆柱形负电极7还可以增加本专利技术的散热性能，提高散热效果。本专利技术的光刻窗口3、P型区4、PN结5至少为2个，且光刻窗口3与P型区4、PN结5一一对应设置，即光刻窗口3对应一个P型区4和一个PN结5，形成一个PN结。如图1中示意出了光刻窗口3、P型区4、PN结5都为3个的情况。本专利技术中，将多个PN结并联起来，能形成较大的击穿电流。如本专利技术中，单个PN结的击穿电流为1000A，则三个PN结并联后，击穿电流则可达3000A。本专利技术的二氧化硅绝缘层2为保护层，在二氧化硅绝缘层2上用激光刻出去掉二氧化硅绝缘层的窗口，可以露出N硅芯片，用来从光刻窗口3掺入三价元素，形成P型区4。本专利技术工作时，二极管需要承受的电流和电压非常大，故应降低内部器件的接触电阻。本专利技术在光刻窗口3下方露出的N硅芯片表面镀上一层第一接触电极9，使第一接触电极9与P型区4相连，以便使P型区4与圆台形正电极6具有良好的导电接触，在N型圆硅芯片1下表面镀上一层第二接触电极10，以便使N型圆硅芯片1与圆柱形负电极7具有良好的导电接触。如图1、图2、图3、图4所示，本专利技术的二氧化硅绝缘层2和光刻窗口3上方设置圆台形正电极6，在光刻窗口3本体的下部设置第一接触电极9，N型圆硅芯片1下方依次设置第二接触电极10和圆柱形负电极7，圆台形正电极6和圆柱形负电极7之间封装一个绝缘外壳8。采用圆台形正电极6和圆柱形负电极7，使其在组装避雷器时能方便的多片堆叠，形成圆柱形芯体，能提高工作电压，并减小接触电阻，不仅能满足一般电力线路避雷器大通流容量的需求，还能满足高压电力线路避雷器高电压、大通流容量的需求。同时，本专利技术也能将多片用于避雷器的多PN结瞬态抑制二极管并联放置，即将多个圆台形正电极6连接在一起形成正极，多个圆柱形负电极7连接在一起形成负极，进一步提高二极管整体的击穿电流，如采用本专利技术的二极管击穿电流可高达3000A（现有瞬态抑制二极管击穿电流为几十到几百A，本专利技术采用了超大PN结工艺），如将5个二极管压装在两片铜片之间，一片铜片压接正极，另一片压接负极，则整个二极管组的击穿电流可达15000A。且本专利技术的用于避雷器的多PN结瞬态抑制二极管整体结构为圆柱体，多个并排在一起使用，圆柱体之间形成的缝隙可以提高并联使用后整个装置的散热性能。本专利技术的超大PN结工艺：N型圆硅芯片1直径为10mm左右，圆形光刻窗口直径为2-3mm，可以形成超大PN结（约为现有瞬态抑制二极管的几到几十倍）。本专利技术的圆形光刻窗口3也可以设置为其他形状，如方形，但设置为圆形更适合于工艺加工。但圆台形正电极6、圆柱形负电极7最好不设置为其他形状，因避雷器一般为圆柱形，设置为其他形状不方便制作避雷器。本专利技术的工作过程是：当圆柱形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于避雷器的多PN结瞬态抑制二极管，包括N型圆硅芯片（1）、二氧化硅绝缘层（2）、光刻窗口（3）、P型区（4）、PN结（5）、圆台形正电极（6）、圆台形负电极（7）、绝缘外壳（8）、第二接触电极（10），其中N型圆硅芯片（1）的上表面设置二氧化硅绝缘层（2），其特征在于：所述的光刻窗口（3）还包括第一接触电极（9），第一接触电极（9）下方设置P型区（4）；所述的二氧化硅绝缘层（2）内分布至少两个光刻窗口（3）；光刻窗口（3）下方依次设置P型区（4）；P型区（4）外部被PN结（5）包围；PN结（5）设置在N型圆硅芯片（1）内部；在N型圆硅芯片（1）的下表面镀有一层第二接触电极（10），第二接触电极（10）与圆柱形负电极（7）连接；所述的二氧化硅绝缘层（2）和光刻窗口（3）上方设置圆台形正电极（6）；所述的圆台形正电极（6）、圆柱形负电极（7）分别覆盖在用于避雷器的多PN结瞬态抑制二极管正反面。

【技术特征摘要】
1.一种用于避雷器的多PN结瞬态抑制二极管，包括N型圆硅芯片（1）、二氧化硅绝缘层（2）、光刻窗口（3）、P型区（4）、PN结（5）、圆台形正电极（6）、圆台形负电极（7）、绝缘外壳（8）、第二接触电极（10），其中N型圆硅芯片（1）的上表面设置二氧化硅绝缘层（2），其特征在于：所述的光刻窗口（3）还包括第一接触电极（9），第一接触电极（9）下方设置P型区（4）；所述的二氧化硅绝缘层（2）内分布至少两个光刻窗口（3）；光刻窗口（3）下方依次设置P型区（4）；P型区（4）外部被PN结（5）包围；PN结（5）设置在N型圆硅芯片（1）内部；在N型圆硅芯片（1）的下表面镀有一层第二接触电极（10），第二接触电极（10）与圆柱形负电极（7）连接；所述的二氧化硅绝缘层（2）和光刻窗口（3）上方设置圆台形正电极（6）；所述的圆台形正电极（6）、圆柱形负电极（7）分别覆盖在用于避...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文联，李杨，
申请(专利权)人：湖北文理学院，
类型：发明
国别省市：湖北;42