晶闸管的结构

悠米科技

晶闸管是典型四层三端功率半导体，内部由交替的 P1-N1-P2-N2 四层半导体构成，形成三个 PN 结 J1、J2、J3。外层 P1 引出阳极 A，外层 N2 引出阴极 K，内部 P2 经金属化后单独引出为门极 G。晶片常采用单晶硅扩散-合金工艺：先在 N 型高阻硅片两面扩硼得 P1、P2 层，再在阴极面扩磷得 N2 阴极区；为承受高电压，中间 N1 区保持长、轻掺杂，厚度随额定电压增加。电流容量增大时，把许多小单元并联成“放大门”结构，中心门极区先触发，横向电流通过辅助阴极迅速扩展至整个阴极面，实现微秒级均匀导通。硅片烧结在钼或钨基板上缓冲热应力，上下覆铜电极，再封装在陶瓷-金属管壳或塑料模块内，管壳内充氮或硅凝胶防湿。高压晶闸管还在阴极外围刻槽或加场环，以均匀电场、提高阻断电压。整机应用时，常把晶闸管、二极管、阻容吸收、热敏电阻封装成功率模块，方便并联、串联及散热设计。