多沟道电流扩展型半导体恒电流二极管制造技术

本发明专利技术公开了一种多沟道电流扩展型半导体恒电流二极管，其特征在于：在Ｐ＋型半导体衬底（１）上外延Ｎ型半导体区域（２）和Ｐ＋型半导体区域（３），Ｐ＋型半导体区域（３）将Ｎ型半导体区域（２）分为２个ＰＮ结隔离区，隔离区上栅扩散有第一Ｐ＋半导体区域（４１）、第二Ｐ＋半导体区域（４－２），以及第一Ｎ＋半导体区域（５－１）、第二Ｎ＋半导体区域（５－２）、第三Ｎ＋半导体区域（５－３）；构成多沟道Ｎ－ＪＦＥＴ和ＰＮＰ晶体管复合结构。本发明专利技术将电源正极接到器件正极，电源负极接到器件负极（也可以通过负载接到负极），可以在一个基本回路中实现的恒电流特性。恒电流值的大小可以通过Ｎ－ＪＦＥＴ的沟道数量或ＰＮＰ的电流增益的设计实现，该结构可达到２０ｍＡ～１００ｍＡ系列的输出恒定电流。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种利用半导体结构的物理过程实现恒电流特性的多沟道电流扩展型半导体 恒电流二极管，属于二端半导体器件

技术介绍
现有技术中，恒电流源是电子设备和装置中常用的一种技术， 一般采用电子模块或集成 电路实现。恒电流二极管是实现恒流源的一种半导体器件。目前国际的恒流二极管通常都是 小电流、小功率的产品(输出电流0. 5mA 0mA;)，主要用于电子电路中的基准电流设定 。由于电流、功率过小，不能直接驱动负载，应用面有限。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种利用半导体器件结构产生的物理特性、可以直接驱动负载的多沟道电流扩展型半导体恒电流二极管，以克服现有技术的不足。本专利技术的多沟道电流扩展型半导体恒电流二极管，在P+型半导体衬底上外延N型半导体 区域，在N型半导体区域上扩散P+型半导体区域，P+型半导体区域和P+型半导体衬底连通， 将N型半导体区域分为第一PN结隔离区、第二pN结隔离区；在第一PN结隔离区上栅扩散有第 一P+半导体区域，在第二PN结隔离区上扩散有第二P+半导体区域；在扩散的第一P+半导体区 域之间的第一PN结隔离区上扩散有第一N+半导体区域、第二N+半导体区域，在第二PN结隔离 区上扩散有第三N+半导体区域；第二N+半导体区域与第三N+半导体区域通过金属电极连接； P+型半导体区域、第一N+半导体区域和第一P+半导体区域通过电极连接。P+型半导体衬底、N型半导体区域、P+型半导体区域、第一P+半导体区域、第一N+半导 体区域和第二N+半导体区域构成的N型多沟道JFET，P+半导体区域、栅扩散的P+半导体区域 作为栅极和源极一N+半导体区域短接，N+半导体区域为漏极，形成多沟道叠加的恒定电流 ;N+半导体区域连接到PNP晶体管的基极一N+半导体区i或；PNP晶体管发射极一第二P+半导体 区域连接外电压正极，集电极一P+半导体衬底连接外电压负极。本专利技术的特点是通过半导体器件结构的物理过程实现恒流特性，不是集成电路和电子模 块(组件)的技术。电子模块组件是采用电子器件(包括集成电路)在电路板上按电路方式 组装构成，体积较大。集成电路是将电子元器件按电路方式制作在一块半导体材料上，集成 电路的结构复杂，特别是大功率集成电路。集成电路和电子模块(组件)都是多端口电子部流恒流源，向担任电流扩展的PNP 晶体管提供恒定基极电流，经过PNP晶体管成比例(线性)放大(扩展)成为大恒定电流。 在半导体材料上采用半导体器件结构实现其物理功能。同现有的集成电路和电子模块(组件 )技术相比，本专利技术具有利用半导体物理特性、实现恒流电路的功能，而且结构简单，采用 电流扩展方法可以直接恒流驱动负载的优点，表现于现有二极管的一些技术特征，也可以作 为恒电流电源直接驱动负载。 附图说明附图l为本专利技术的结构示意图； 附图2为本专利技术的电极连接图； 附图3为附图2的俯视图； 附图4为本专利技术的等效电路图。附图标记P+型半导体衬底-l、 N型半导体区域-2、第一PN结隔离区-2-l、第二PN结隔 离区-2-2、 P+型半导体区域-3、第一P+半导体区域-4-l、第二P+半导体区域-4-2、第一N+半 导体区域-5-1、第二N+半导体区域-5-2、第三N+半导体区域-5-3、金属电极-6、电极-7。具体实施例方式本专利技术的实施如图1和图2所示，在P+型半导体衬底1上外延N型半导体区域2，在N型半 导体区域2上扩散P+型半导体区域3， P+型半导体区域3和P+型半导体衬底l连通，将N型半导 体区域2分为第一PN结隔离区2-1、第二PN结隔离区2-2;在第一PN结隔离区2-1上栅扩散出多 个第一P+半导体区域4-l，在第二PN结隔离区2-2上扩散有第二P+半导体区域4-2;在扩散的 第一P+半导体区域4-l之间的第一PN结隔离区2-l上扩散有第一N+半导体区域5-l、第二N+半 导体区域5-2，在第二PN结隔离区2-2上扩散有第三N+半导体区域5-3。按照图2、图3所示， 各半导体区域开孔淀积金属并形成连接，第二N+半导体区域5-2与第三N+半导体区域5-3通过 金属电极6连接；P+型半导体区域3、第一N+半导体区域5-l和第一P+半导体区域4-l通过电极 7连接。 本专利技术的等效电路如图4所示，P+型半导体衬底l、 N型半导体区域2-l、 P+型半导体区域 3、第一P+半导体区域4-l、第一N+半导体区域5-l和第二N+半导体区域5-2构成的N型多沟道 JFET，P+半导体区域3、栅扩散的第一P+半导体区域4-l作为栅极和源极--第一N+半导体区 域5-l短接，第二N+半导体区域5-2为漏极，形成多沟道叠加的恒定电流；第二N+半导体区 域5-2连接到PNP晶体管的基极一第三N+半导体区域5-3; PNP晶体管发射极一第二P+半导体区 域4-2连接外电压正极，集电极一P+半导体衬底1连接外电压负极。P+型半导体衬底1作为PNP晶体管的集电极，同时为整个器件的负极，隔离的第二PN结隔 离区2-2和扩散的第三N+半导体区域5-3作为PNP晶体管的基极，扩散的第二P+半导体区域4-2 作为PNP晶体管的发射极，同时为整个器件的正极，构成PNP晶体管。PNP晶体管的发射极处 于正向偏置，基极电流通过N-JFET的沟道导通，集电极电流开始增长，当外电压达到一定数 值时，N-JFET的沟道夹断，源、漏极电流饱和(Id;H亘定)。IB=IDS， IC = P IB， P =常数(e s io) ， pnp晶体管的集电极电流恒定，id=ic= e iB= e iDS。本专利技术的器件特性相当于一个大电流恒电流二极管，输出电流可达到20mA 100mA系列 的输出恒定电流。N-JFET场效应管的栅极和源极在平面通过金属电极连接，形成Ugs二 O的恒流源，N-JFET 场效应管的漏极与PNP晶体管的基极在平面通过金属电极连接，使得前述的PNP晶体管基极电 流恒定，从而使得集电极电流恒定。权利要求1.一种多沟道电流扩展型半导体恒电流二极管，其特征在于在P+型半导体衬底(1)上外延N型半导体区域(2)，在N型半导体区域(2)上扩散P+型半导体区域(3)，P+型半导体区域(3)和P+型半导体衬底(1)连通，将N型半导体区域(2)分为第一PN结隔离区(2-1)、第二PN结隔离区(2-2)；在第一PN结隔离区(2-1)上栅扩散有第一P+半导体区域(4-1)，在第二PN结隔离区(2-2)上扩散有第二P+半导体区域(4-2)；在扩散的第一P+半导体区域(4-1)之间的第一PN结隔离区(2-1)上扩散有第一N+半导体区域(5-1)、第二N+半导体区域(5-2)，在第二PN结隔离区(2-2)上扩散有第三N+半导体区域(5-3)；第二N+半导体区域(5-2)与第三N+半导体区域(5-3)通过金属电极(6)连接；P+型半导体区域(3)、第一N+半导体区域(5-1)和第一P+半导体区域(4-1)通过电极(7)连接。2.根据权利要求l所述的多沟道电流扩展型半导体恒电流二极管，其 特征在于P+型半导体衬底(1) 、 N型半导体区域(2-1) 、 P+型半导体区域(3)、第一 P+半导体区域(4-1)、第一N+半导体区域(5-1)和第二N+半导体区域(5-2)构成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多沟道电流扩展型半导体恒电流二极管，其特征在于：在Ｐ＋型半导体衬底（１）上外延Ｎ型半导体区域（２），在Ｎ型半导体区域（２）上扩散Ｐ＋型半导体区域（３），Ｐ＋型半导体区域（３）和Ｐ＋型半导体衬底（１）连通，将Ｎ型半导体区域（２）分为第一ＰＮ结隔离区（２－１）、第二ＰＮ结隔离区（２－２）；在第一ＰＮ结隔离区（２－１）上栅扩散有第一Ｐ＋半导体区域（４－１），在第二ＰＮ结隔离区（２－２）上扩散有第二Ｐ＋半导体区域（４－２）；在扩散的第一Ｐ＋半导体区域（４－１）之间的第一ＰＮ结隔离区（２－１）上扩散有第一Ｎ＋半导体区域（５－１）、第二Ｎ＋半导体区域（５－２），在第二ＰＮ结隔离区（２－２）上扩散有第三Ｎ＋半导体区域（５－３）；第二Ｎ＋半导体区域（５－２）与第三Ｎ＋半导体区域（５－３）通过金属电极（６）连接；Ｐ＋型半导体区域（３）、第一Ｎ＋半导体区域（５－１）和第一Ｐ＋半导体区域（４－１）通过电极（７）连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘桥，
申请(专利权)人：贵州大学，
类型：发明
国别省市：52[中国|贵州]