ДИОДНЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫЙ МОСТ Российский патент 1995 года по МПК H01L25/00 

Изобретение относится к полупроводниковым приборам, в частности к гибридным и интегральным одно- и многофазным выпрямительным мостам.

В существующих диодных выпрямительных мостах в интегральном исполнении изоляция диодных элементов как в отдельности, так и катодной и анодной групп, осуществляется по двум плоскостям, верхней и нижней, что затрудняет их изоляцию и монтаж. В случае гибридных исполнений используются диодные элементы одной либо двух полярностей. В этом случае также необходима изоляция диодных элементов путем отвода их друг от друга на определенное состояние, что увеличивает размеры диодных сборок.

Предлагаемое решение позволяет осуществлять для гибридного исполнения сборку выпрямительных элементов в стык, уменьшая тем самым размеры сборки. В случае интегрального исполнения катодная и анодная группы изолируются с помощью канавки, размещаемой с одной плоскости кристалла.

На фиг. 1 изображен трехфазный диодный мост. В случае интегрального исполнения анодная группа диодов выполнена в одном кристалле 1, размещенном на металлической пластине 4, которая является одновременно анодным токовым выводом. Катодная группа диодов размещена на пластине 3, являющейся катодным токовым выводом. Изоляция от металлического основания 7 осуществляется с помощью изоляционного слоя 5. Диоды соединены между собой проводниками 6, являющимися одновременно контактами к трехфазной цепи переменного тока.

Диодный мост содержит также слой 8 полупроводника электронного типа проводимости; слой 9 полупроводника дырочного типа проводимости; металлический слой 10 (контакт к полупроводниковому элементу).

В случае гибридного исполнения анодная группа состоит из трех диодных элементов а, b, с, соединенных между собой встык. Соответственно катодная группа составлена из элементов d, e, f. Возможна реализация в одном кристалле, а также возможность соединения встык элементов катодной и анодной групп осуществляется за счет конструкции диодных элементов, особенностью которой является наличие сквозных дырочных слоев, окружающих по периферии каждый диодный элемент.

Этот слой изолирован от высокого напряжения разделительной канавкой, которая выполнена со стороны верхней плоскости структуры.

На фиг. 2 представлена анодная группа диодов, продольный разрез, и приняты следующие обозначения:
1 - исходный полупроводник электронного типа проводимости;
2 - слой полупроводника дырочного типа проводимости;
3 - электронно-дырочный переход;
4 - металлический контакт к верхней поверхности полупроводника;
5 - общий контакт к группе диодов.

На фиг. 3 показана катодная группа диодов, разрез, и приняты те же обозначения, что и на фиг. 2.

Особенностью диодного элемента анодной группы является то, что на верхней плоскости между сквозной дырочной областью и катодным контактом имеется только область электронного типа, проходящая через сильно легированные слои и входящая в исходный полупроводник, причем глубина ее захода в сквозной слой изменяется от нуля (канавка касается сквозного слоя) до протяженности от внешнего края канавки до координаты, при которой имеет место максимальная глубина канавки; на нижней плоскости сквозная дырочная область заходит в дырочный диффузионный слой.

Особенностью диодного элемента катодной группы является то, что на верхней плоскости между сквозной дырочной областью и верхним анодным контактом имеется только область дырочного типа; канавка, проходящая через дырочный слой и входящая в исходный полупроводник электронного типа, располагается таким образом, что глубина ее захода в сквозной дырочный слой лежит в пределах от нуля до протяженности от внешнего края канавки до координаты, при которой имеет место максимальная глубина или середина канавки. На нижней плоскости сквозной дырочный слой выходит непосредственно на катодный контакт.

На фиг. 2 и 3 анодная и катодная группы выполнены в одном кристалле, по три элемента в каждом. Конструкция диодных элементов позволяет их монтировать и в разделенном гибридном виде по три элемента в сборке. Возможность монтажа встык упрощает монтаж и сокращает размеры. Граница раздела элементов при гибридном способе сборки на фиг. 2 и 3 показана штрихпунктирной линией.

Возможна реализация моста в одном кристалле (см. фиг. 4, обозначения аналогичны принятым на фиг. 1, а).

Изоляция анодной и катодных групп осуществляется с помощью двух параллельных канавок, полностью пересекающих кристалл и расположенных на нижней плоскости таким образом, что проекции канавок выпрямительных элементов на верхней плоскости, расположенных ближе к оси симметрии кристалла и параллельных этой оси, перекрываются или попадают на проекции двух параллельных канавок.

На фиг. 5 представлен диодный мост в сечении, обозначения как на фиг. 2 и 3; на фиг. 6 - вариант реализации моста в одном кристалле в разрезе. Здесь изоляция анодной и катодной групп осуществляется с помощью разделительной области электронного типа, окруженной со всех сторон областью дырочного типа, и двух канавок на верхней и нижней плоскостях, плоскость симметрии которых совпадает с плоскостью симметрии кристалла.

Сущность изобретения: мост содержит анодную и катодную группы диодных элементов. Диодные элементы по периферии окружены сквозным дырочным слоем. По периферии элемента на верхней плоскости выполнена разделительная канавка, изолирующая электронно-дырочный переход и заходящая внешней частью в сквозной дырочный слой, а внутренней в слой исходного материала. Возможно выполнение анодной и катодной групп в одном кристалле. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. ДИОДНЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫЙ МОСТ, содержащий анодную и катодную группы диодов, выполненных в исходном материале n-типа и разделенных канавками, а также контактные площадки и изолирующее основание, отличающийся тем, что каждый диод выполнен с вертикальным сквозным сильно легированным слоем p-типа и верхней разделительной канавкой, наружная часть которой расположена на границе вертикального слоя p-типа и исходного материала, а анодная и катодная группы диодов размещены на соответствующих контактных площадках, расположенных на изолирующем основании. 2. Мост по п.1, отличающийся тем, что анодная и катодная группы диодов изолированы воздушным промежутком. 3. Мост по п.1, отличающийся тем, что анодная и катодная группы диодов выполнены в одном кристалле с общим вертикальным слоем p-типа, причем кристалл выполнен с двумя продольными нижними разделительными канавками, наружные части которых расположены на границе общего вертикального слоя p-типа и исходного материала. 4. Мост по п.1, отличающийся тем, что анодная и катодная группы диодов выполнены в одном кристалле с общим вертикальным слоем p-типа, который выполнен с центральным изолирующим слоем n-типа, причем кристалл выполнен с верхней и нижней продольными разделительными канавками, дно которых расположено в центральном изолирующем слое n-типа.