本發(fā)明涉及半導體領域，尤其涉及集成電路，具體是指一種光觸發(fā)可控硅器件。

背景技術：

在日常應用中，通常需要用低壓的邏輯電平來控制高壓的功率輸出，它們之間需要良好地隔離。

由于光耦合器輸入輸出間互相隔離，電信號傳輸具有單向性等特點，因而具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力。

光耦合器一般由三部分組成：光的發(fā)射、光的接收及信號放大。輸入的電信號驅動發(fā)光二極管(led)，使之發(fā)出一定波長的光，被光探測器接收而產(chǎn)生光電流，再經(jīng)過進一步放大后輸出。這就完成了電—光—電的轉換，從而起到輸入、輸出、隔離的作用。

圖1中所示電路為光耦合器構成的可控硅開關電路。可控硅scr的觸發(fā)電壓取自電阻r，其大小由通過光電三極管的電流決定，直接由輸入電壓控制。該電路簡單，控制端與輸出端有可靠的電隔離，它可以實現(xiàn)較大電流的功率輸出。

現(xiàn)有技術采用縱向的方式實現(xiàn)，這種方式往往工藝比較復雜，成本較高。同時，由于沒有電阻r，使得觸發(fā)電流較大，抗干擾能力差。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服了上述現(xiàn)有技術的缺點，提供了一種利用npn管基區(qū)感光觸發(fā)、觸發(fā)電流小、導通電阻小、結構簡單、占用版圖面積小、隔離電壓高的光觸發(fā)可控硅器件。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的光觸發(fā)可控硅器件具有如下構成：

該光觸發(fā)可控硅器件，其主要特點是，所述的器件包括n型襯底，所述的n型襯底上設置有第一p型基區(qū)a、第二p型基區(qū)b、第三p型基區(qū)c以及p-型注入?yún)^(qū)；所述的第二p型基區(qū)b以及所述的第三p型基區(qū)c設置于所述的p-型注入?yún)^(qū)的兩側，且所述的p-型注入?yún)^(qū)分別與所述的第二p型基區(qū)b以及所述的第三p型基區(qū)c相連接；所述的第一p型基區(qū)a設置于所述的第二p型基區(qū)b的與所述的p-型注入?yún)^(qū)相對的一側；

所述的第三p型基區(qū)c上設置有第一n+注入?yún)^(qū)n+a，且所述的第一n+注入?yún)^(qū)n+a位于所述的第三p型基區(qū)c內且靠近所述的p-型注入?yún)^(qū)的一側；所述的第一n+注入?yún)^(qū)n+a與所述的第二p型基區(qū)b相連接；

所述的n型襯底的四周設置有第二n+型注入?yún)^(qū)n+b。

進一步地，所述的第一p型基區(qū)a與電學陽極相連接，所述的第二p型基區(qū)b與電學陰極相連接，所述的第三p型基區(qū)c為用以接受光照后產(chǎn)生光電流的感光區(qū)。

進一步地，所述的第一n+注入?yún)^(qū)n+a與所述的第二p型基區(qū)b通過鋁層相連接。

采用了該發(fā)明中的光觸發(fā)可控硅器件，與現(xiàn)有技術相比，具有以下有益的技術效果：

(1)本發(fā)明中的光觸發(fā)可控硅器件觸發(fā)電流小，結構簡單，占用版圖面積小，隔離電壓高的優(yōu)點。

(2)本發(fā)明為了實現(xiàn)高的隔離電壓及降低封裝難度，感光芯片與發(fā)光led封裝在一個平面上，且感光區(qū)位于芯片邊緣，光敏度高。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術中的光敏可控硅剖面圖。

圖2為本發(fā)明的光觸發(fā)可控硅器件的剖面圖。

圖3為圖2所示的光敏可控硅器件的俯視圖。

圖4為圖2所示的光敏可控硅器件的等效電路圖。

具體實施方式

為了能夠更清楚地描述本發(fā)明的技術內容，下面結合具體實施例來進行進一步的描述。

本發(fā)明的光觸發(fā)可控硅器件將p型擴散層設置在n型襯底上，將一塊n型擴散層設計置在其中一塊p型擴散層中。當紅外光照射到p型擴散層時，將可控硅觸發(fā)導通。本發(fā)明可控硅利用npn管基區(qū)感光觸發(fā)，觸發(fā)電流小，導通電阻小，結構簡單，占用版圖面積小，隔離電壓高。

如圖2和圖3所示，該可控硅結構包含4層結構，其中底層為n-型襯底。第二層為設于n-襯底上的基區(qū)a、基區(qū)b及基區(qū)c。第三層為設于n-襯底上的p-區(qū)(電阻r)，如圖4所示，p-區(qū)設于基區(qū)b與基區(qū)c之間，并且與基區(qū)b與基區(qū)c相連接。第四層為n+層，其中n+a層設于基區(qū)c中并且布置于靠近電阻r的一側，n+b層設于襯底n-層上。n+b層設于整個芯片的外圍。

n+a與基區(qū)b通過鋁線相連。

在該中結構中，基區(qū)a通過接觸孔與鋁層相連，并且被大面積的鋁層所覆蓋。n+a與基區(qū)b通過鋁線相連，并且被大面積的鋁層所覆蓋，同時，這層鋁也將基區(qū)c的四周覆蓋。基區(qū)c中心沒有被鋁覆蓋，它將作為感光區(qū)。

該結構中，基區(qū)a相當于整個結構的陽極。n+a與基區(qū)b通過鋁線相連，相當于整個結構的陰極。

該結構中，如圖3和圖4所示，基區(qū)a相當于pnp1管及pnp2管的發(fā)射極；基區(qū)b相當于pnp2管的集電極；襯底相當于pnp1管及pnp2管的基極，同時也是npn管的集電極；基區(qū)c相當于npn管的基極，同時也是pnp2管的集電極；n+a相當于npn管的發(fā)射極；p-區(qū)相當于電阻r，它的兩端與npn管的基極及pnp1管的集電極相連。

當感光區(qū)被紅外光照射，將生成光生載流子。光生載流子流經(jīng)電阻，使得npn管的基極電位升高，引發(fā)npn管導通，從而使可控硅導通。

應用時，陽極加高電平，陰極加低電平，感光區(qū)沒有接受紅外光照射時，該結構關閉，陽極和陰極之間沒有電流通過。當感光區(qū)接受紅外光的照射時，電流從陽極流向陰極。

采用了該發(fā)明中的光觸發(fā)可控硅器件，與現(xiàn)有技術相比，具有以下有益的技術效果：

(1)本發(fā)明中的光觸發(fā)可控硅器件觸發(fā)電流小，結構簡單，占用版圖面積小，隔離電壓高的優(yōu)點。

(2)本發(fā)明為了實現(xiàn)高的隔離電壓及降低封裝難度，感光芯片與發(fā)光led封裝在一個平面上，且感光區(qū)位于芯片邊緣，光敏度高。

在此說明書中，本發(fā)明已參照其特定的實施例作了描述。但是，很顯然仍可以作出各種修改和變換而不背離本發(fā)明的精神和范圍。因此，說明書和附圖應被認為是說明性的而非限制性的。

技術特征：

技術總結
本發(fā)明涉及一種光觸發(fā)可控硅器件，其中包括N型襯底，N型襯底上設置有第一P型基區(qū)、第二P型基區(qū)、第三P型基區(qū)以及P-型注入?yún)^(qū)；第二P型基區(qū)以及第三P型基區(qū)設置于P-型注入?yún)^(qū)的兩側，且P-型注入?yún)^(qū)分別與第二P型基區(qū)以及第三P型基區(qū)相連接；第一P型基區(qū)設置于第二P型基區(qū)的與P-型注入?yún)^(qū)相對的一側；第三P型基區(qū)上設置有第一N+注入?yún)^(qū)，且第一N+注入?yún)^(qū)位于第三P型基區(qū)內且靠近P-型注入?yún)^(qū)的一側；第一N+注入?yún)^(qū)與第二P型基區(qū)相連接；N型襯底的四周設置有第二N+型注入?yún)^(qū)。采用該種結構的光觸發(fā)可控硅器件，觸發(fā)電流小，結構簡單，占用版圖面積小，隔離電壓高，應用范圍廣泛。

技術研發(fā)人員：陳繼輝;程學農(nóng);荊丹
受保護的技術使用者：無錫華潤矽科微電子有限公司
技術研發(fā)日：2015.12.29
技術公布日：2017.07.07