CN212848412U - 非对称电压的双路双向tvs保护器件 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种非对称电压的双路双向TVS保护器件，其包括N型衬底、第一P型杂质、第二P型杂质、N型掺杂、第一表面结构、第三P型杂质和第二表面结构，第一P型杂质和第二P型杂质并列设置在N型衬底同一端，N型掺杂设置在第一P型杂质上，第一表面结构设置在N型衬底一端，与第一P型杂质在同一侧，用于导电，第三P型杂质设置在N型衬底远离第一P型杂质的一端，第二表面结构设置在N型衬底远离第一P型杂质的一端，用于导电。本实用新型的非对称电压的双路双向TVS保护器件，可以实现双向双路非对称电压的保护，整体结构简单，应对双向双路且需要不同保护电压值的电路时的保护能力较好。

Description

非对称电压的双路双向TVS保护器件

技术领域

本实用新型涉及TVS芯片领域，特别涉及一种非对称电压的双路双向TVS保护器件。

背景技术

TVS(Transient Voltage Suppressor，瞬态电压抑制器)管是在稳压管工艺基础上发展起来的一种新产品，当TVS管两端经受瞬间的高能量冲击时，它能以极高的速度使其阻抗骤然降低，同时吸收一个大电流，将其两端间的电压箝位在一个预定的数值上，从而确保后面的电路元件免受瞬态高能量的冲击而损坏。TVS管由于它具有响应时间快、瞬态功率大、电容低、漏电流低、击穿电压偏差小、箝位电压较易控制、体积小、易于安装等优点，目前已广泛应用于计算机系统、通讯设备、消费类电子、电源、家用电器等各个领域。现有的TVS器件在应对双向双路且需要不同保护电压值的电路时的需要两颗不同电压的双向TVS器件，成本高，占用线路板资源多，故需要提供一种非对称电压的双路双向TVS保护器件来解决上述技术问题。

实用新型内容

本实用新型提供一种非对称电压的双路双向TVS保护器件，以解决现有技术中双路双向不同电压浪涌保护中需要两颗不同电压的TVS器件成本高，占用线路板资源多问题，以及各个部件的分布不够合理的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：一种非对称电压的双路双向TVS保护器件，其包括：

N型衬底；

第一P型杂质，设置在所述N型衬底一端，所述第一P型杂质外侧被N型衬底包裹，第一P型杂质一端露出N型衬底，另一端沉入N型衬底中；

第二P型杂质，与所述第一P型杂质并列设置在所述N型衬底一端，且与第一P型杂质之间存在间隙，所述第二P型杂质外侧被N型衬底包裹，第二P型杂质一端露出N型衬底，另一端沉入N型衬底中；

N型掺杂，设置在所述第一P型杂质上，所述N型掺杂外侧被第一P型杂质包裹，N型掺杂一端露出第一P型杂质，另一端沉入第一P型杂质；

第一表面结构，设置在所述N型衬底一端，与所述第一P型杂质在同一侧，用于芯片封装焊接；

第三P型杂质，设置在所述N型衬底远离所述第一P型杂质的一端，所述第三P型杂质外侧被N型衬底包裹，第三P型杂质一端露出N型衬底，另一端沉入N型衬底中；

第二表面结构，设置在所述N型衬底远离所述第一P型杂质的一端，用于芯片封装焊接。

本实用新型所述的非对称电压的双路双向TVS保护器件中，所述第一表面结构包括：

第一钝化层，设置在所述N型衬底一端，与所述第一P型杂质在同一侧，所述第一钝化层接触N型衬底、第一P型杂质和第二P型杂质，用于保护第一P型杂质、第二P型杂质和N型衬底所形成PN结，中部设置有第一通孔和第二通孔，所述第一通孔靠近第一P型杂质，用于露出第一P型杂质，所述第二通孔靠近第二P型杂质，用于露出第二P型杂质；

第一金属电极，覆盖在所述第一钝化层表面，覆盖在所述第一P型杂质和N型掺杂表面，包括第一接电极和第一连接部，所述第一连接部凸出所述第一接电极连接在第一通孔内，第一连接部接触所述第一P型杂质和N型掺杂，所述第一金属电极与N型衬底之间通过第一钝化层隔离；

第二金属电极，覆盖在所述第一钝化层表面，覆盖在所述第二P型杂质表面，包括第二接电极和第二连接部，所述第二连接部凸出所述第二接电极连接在第二通孔内，第二连接部接触所述第二P型杂质，所述第二金属电极与N型衬底之间通过第一钝化层隔离。

本实用新型所述的非对称电压的双路双向TVS保护器件中，所述第二表面结构包括：

第二钝化层，呈环状，设置在N型衬底一端，所述第二钝化层接触第三P型杂质和N型衬底，用于保护第三P型杂质和N型衬底形成的PN结；

第三金属电极，覆盖在所述第二钝化层表面，覆盖在所述第三P型杂质表面，包括第三接电极和第三连接部，所述第三连接部凸出所述第三接电极连接在第二钝化层内侧，第三连接部接触所述第三P型杂质，所述第三金属电极与N型衬底之间通过第二钝化层隔离。

本实用新型所述的非对称电压的双路双向TVS保护器件中，所述第一金属电极与所述第二金属电极之间存在间隙。

本实用新型所述的非对称电压的双路双向TVS保护器件中，所述N型衬底厚度为180-360μm。

本实用新型所述的非对称电压的双路双向TVS保护器件中，所述第一P型杂质的厚度为20-60μm，所述第二P型杂质的厚度为20-60μm，第三P型杂质的厚度为20-60μm。

本实用新型所述的非对称电压的双路双向TVS保护器件中，所述N型衬底和所述第二P型杂质接触处形成第一PN结，N型衬底和所述第一P型杂质接触处形成第二PN结，第一P型杂质和所述N型掺杂接触处形成第三PN结，N型衬底和所述第三P型杂质接触处形成第四PN结。

本实用新型所述的非对称电压的双路双向TVS保护器件中，所述第一PN结和第二PN结之间有间隙，第二PN结和所述第三PN结之间有间隙，所述第四PN结和第一PN结之间存在间隙，第四PN结和第二PN结之间存在间隙。

本实用新型所述的非对称电压的双路双向TVS保护器件中，所述N型掺杂的厚度小于所述第一P型杂质的厚度，N型掺杂露出第一P型杂质的一端与第一P型杂质表面平齐，N型掺杂沉入第一P型杂质一端与第一P型杂质沉入所述N型衬底一端存在间隙。

本实用新型所述的非对称电压的双路双向TVS保护器件中，所述N型衬底为块状，上下对称，N型衬底一端与所述第一P型杂质、第二P型杂质、N型掺杂平齐，另一端与所述第三P型杂质平齐。

本实用新型相较于现有技术，其有益效果为：本实用新型的非对称电压的双路双向TVS保护器件，在N型衬底上同一端扩散第二P型杂质和第一P型杂质，形成第一PN结和第二PN结，在N型衬底另一端扩散第三P型杂质，形成第四PN结，再在第一P型杂质上扩散N型掺杂形成第三PN结,通过调整第三PN结和第二PN结之间的距离以及第三PN结区当中的浓度，来调整由第三PN结和第二PN结形成三极管的放大倍数，从而实现当第一金属电极端加正电压，第三金属电极端加负电压时，第四PN结反偏，线路此时保护电压为第四PN结的击穿电压，当第一金属电极端加负电位，第三金属电极端加正电位时，第三PN结正偏，第三PN结正偏时产生大注入效应，导致反偏的第二PN结产生负阻效应，第二PN结的击穿电压下降，小于第一PN结反偏时的击穿电压，可以实现双向双路非对称电压的保护，整体结构简单，应对双向双路且需要不同保护电压值的电路，成本较低，占用线路板空间小。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，下面描述中的附图仅为本实用新型的部分实施例相应的附图。

图1为本实用新型的非对称电压的双路双向TVS保护器件的俯视图。

图2为沿图1中A向的剖视图。

图3为本实用新型的非对称电压的双路双向TVS保护器件去除第一金属电极和第二金属电极后的俯视图。

其中，1、N型衬底，2、第一P型杂质，3、第二P型杂质，4、N型掺杂，5、第一表面结构，6、第三P型杂质，7、第二表面结构，11、第一PN结，12、第二PN结，21、第三PN结，51、第一钝化层，52、第一金属电极，53、第二金属电极，71、第二钝化层，72、第三金属电极。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型中所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「侧面」、「顶部」以及「底部」等词，仅是参考附图的方位，使用的方向用语是用以说明及理解本实用新型，而非用以限制本实用新型。

本实用新型术语中的“第一”“第二”等词仅作为描述目的，而不能理解为指示或暗示相对的重要性，以及不作为对先后顺序的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

现有的TVS器件在应对双向双路且需要不同保护电压值的电路时的需要两颗不同电压的双向TVS器件，成本高，占用线路板资源多。

如下为本实用新型提供的一种能解决以上技术问题的非对称电压的双路双向TVS保护器件的优选实施例。

请参照图1、图2和图3，其中图1为本实用新型的非对称电压的双路双向TVS保护器件的俯视图，图2为沿图1中A向的剖视图，图3为本实用新型的非对称电压的双路双向TVS保护器件去除第一金属电极和第二金属电极后的俯视图。

在图中，结构相似的单元是以相同标号表示。

本实用新型提供一种非对称电压的双路双向TVS保护器件，其包括N型衬底1、第一P型杂质2、第二P型杂质3、N型掺杂4、第一表面结构5、第三P型杂质6和第二表面结构7，N型衬底1厚度为180-360μm。N型衬底1为块状，上下对称，N型衬底1一端与第一P型杂质2、第二P型杂质3、N型掺杂4平齐，另一端与第三P型杂质6平齐，芯片体积小。

第一P型杂质2设置在N型衬底1一端，第一P型杂质2外侧被N型衬底1包裹，第一P型杂质2一端露出N型衬底1，另一端沉入N型衬底1中；第二P型杂质3，与第一P型杂质2并列设置在N型衬底1一端，且与第一P型杂质2之间存在间隙，第二P型杂质3外侧被N型衬底1包裹，第二P型杂质3一端露出N型衬底1，另一端沉入N型衬底1中；第一P型杂质2的厚度为20-60μm，第二P型杂质3的厚度为20-60μm。第三P型杂质6，设置在N型衬底1远离第一P型杂质2的一端，第三P型杂质6外侧被N型衬底1包裹，第三P型杂质6一端露出N型衬底1，另一端沉入N型衬底1中，第三P型杂质6的厚度为20-60μm。

N型掺杂4设置在第一P型杂质2上，N型掺杂4外侧被第一P型杂质2包裹，N型掺杂4一端露出第一P型杂质2，另一端沉入第一P型杂质2；N型掺杂4的厚度小于第一P型杂质2的厚度，N型掺杂4露出第一P型杂质2的一端与第一P型杂质2表面平齐，N型掺杂4沉入第一P型杂质2一端与第一P型杂质2沉入N型衬底1一端存在间隙。

第一表面结构5设置在N型衬底1一端，与第一P型杂质2在同一侧，用于芯片封装焊接；第一表面结构5包括第一钝化层51、第一金属电极52和第二金属电极53，第一钝化层51设置在N型衬底1一端，与第一P型杂质2在同一侧，第一钝化层51接触N型衬底1、第一P型杂质2和第二P型杂质3，覆盖第一P型杂质2和N型衬底1在端面的接触处，覆盖第二P型杂质3和N型衬底1在端面的接触处，用于保护第一P型杂质2和N型衬底1所形成PN结(第二PN结8)，用于保护第二P型杂质3和N型衬底1所形成PN结(第一PN结7)，中部设置有第一通孔和第二通孔，第一通孔靠近第一P型杂质2，用于露出第一P型杂质2，第二通孔靠近第二P型杂质3，用于露出第二P型杂质3；第一金属电极52覆盖在第一钝化层51表面，覆盖在第一P型杂质2和N型掺杂4表面，包括第一接电极和第一连接部，第一连接部凸出第一接电极连接在第一通孔内，第一连接部接触第一P型杂质2和N型掺杂4，第一金属电极52与N型衬底1之间通过第一钝化层51隔离；第二金属电极53覆盖在第一钝化层51表面，覆盖在第二P型杂质3表面，包括第二接电极和第二连接部，第二连接部凸出第二接电极连接在第二通孔内，第二连接部接触第二P型杂质3，第二金属电极53与N型衬底1之间通过第一钝化层51隔离。第一金属电极52与第二金属电极53之间存在间隙。

第二表面结构7设置在N型衬底1远离第一P型杂质2的一端，用于芯片封装焊接。第二表面结构7包括第二钝化层71和第三金属电极72，第二钝化层71呈环状，设置在N型衬底1一端，第二钝化层71接触第三P型杂质6和N型衬底1，用于保护第三P型杂质6和N型衬底1形成的PN结(第四PN结13)；第三金属电极72设置在第二钝化层71远离N型衬底1一端，覆盖在第二钝化层71表面，覆盖在第三P型杂质6表面，包括第二接电极和第二连接部，第二连接部凸出第二接电极连接在第二钝化层71内侧，第二连接部接触第二P型杂质3，第二金属电极53与N型衬底1之间通过第二钝化层71隔离。

N型衬底1和第二P型杂质3接触处形成第一PN结11，N型衬底1和第一P型杂质2接触处形成第二PN结12，第一P型杂质2和N型掺杂4接触处形成第三PN结21，N型衬底1和第三P型杂质6接触处形成第四PN结13。第一PN结11和第二PN结12之间有间隙，第二PN结12和第三PN结21之间有间隙，第四PN结13和第一PN结11之间存在间隙，第四PN结13和第二PN结12之间存在间隙。

本实用新型的工作原理：在N型衬底1上同一端扩散第二P型杂质3和第一P型杂质2，形成第一PN结11和第二PN结12，在N型衬底1另一端扩散第三P型杂质6，形成第四PN结13，再在第一P型杂质2上扩散N型掺杂形成第三PN结21,通过调整第三PN结21和第二PN结12之间的距离以及第三PN结21区当中的浓度，来调整由第三PN结21和第二PN结12形成三极管的放大倍数，从而实现当第一金属电极52端加正电压，第三金属电极72端加负电压时，第四PN结13反偏，线路此时保护电压为第四PN结13的击穿电压，当第一金属电极52端加负电位，第三金属电极72端加正电位时，第三PN结21正偏，第三PN结21正偏时产生大注入效应，导致反偏的第二PN结12产生负阻效应，第二PN结12的击穿电压下降，小于第一PN结11反偏时的击穿电压，实现双向双路非对称电压的保护。

这样即完成了本优选实施例的非对称电压的双路双向TVS保护器件的工作过程。

综上所述，虽然本实用新型已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本实用新型，本领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本实用新型的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种非对称电压的双路双向TVS保护器件，其特征在于，包括：

N型衬底；

第一P型杂质，设置在所述N型衬底一端，所述第一P型杂质外侧被N型衬底包裹，第一P型杂质一端露出N型衬底，另一端沉入N型衬底中；

第二P型杂质，与所述第一P型杂质并列设置在所述N型衬底一端，且与第一P型杂质之间存在间隙，所述第二P型杂质外侧被N型衬底包裹，第二P型杂质一端露出N型衬底，另一端沉入N型衬底中；

N型掺杂，设置在所述第一P型杂质上，所述N型掺杂外侧被第一P型杂质包裹，N型掺杂一端露出第一P型杂质，另一端沉入第一P型杂质；

第一表面结构，设置在所述N型衬底一端，与所述第一P型杂质在同一侧，用于芯片封装焊接；

第三P型杂质，设置在所述N型衬底远离所述第一P型杂质的一端，所述第三P型杂质外侧被N型衬底包裹，第三P型杂质一端露出N型衬底，另一端沉入N型衬底中；

第二表面结构，设置在所述N型衬底远离所述第一P型杂质的一端，用于芯片封装焊接。

2.根据权利要求1所述的非对称电压的双路双向TVS保护器件，其特征在于，所述第一表面结构包括：

第一钝化层，设置在所述N型衬底一端，与所述第一P型杂质在同一侧，所述第一钝化层接触N型衬底、第一P型杂质和第二P型杂质，用于保护第一P型杂质、第二P型杂质和N型衬底所形成的PN结，中部设置有第一通孔和第二通孔，所述第一通孔靠近第一P型杂质，用于露出第一P型杂质，所述第二通孔靠近第二P型杂质，用于露出第二P型杂质；

第一金属电极，覆盖在所述第一钝化层表面，覆盖在所述第一P型杂质和N型掺杂表面，包括第一接电极和第一连接部，所述第一连接部凸出所述第一接电极连接在第一通孔内，第一连接部接触所述第一P型杂质和N型掺杂，所述第一金属电极与N型衬底之间通过第一钝化层隔离；

第二金属电极，覆盖在所述第一钝化层表面，覆盖在所述第二P型杂质表面，包括第二接电极和第二连接部，所述第二连接部凸出所述第二接电极连接在第二通孔内，第二连接部接触所述第二P型杂质，所述第二金属电极与N型衬底之间通过第一钝化层隔离。

3.根据权利要求2所述的非对称电压的双路双向TVS保护器件，其特征在于，所述第二表面结构包括：

第二钝化层，呈环状，设置在N型衬底一端，所述第二钝化层接触第三P型杂质和N型衬底，用于保护第三P型杂质和N型衬底形成的PN结；

第三金属电极，覆盖在所述第二钝化层表面，覆盖在所述第三P型杂质表面，包括第三接电极和第三连接部，所述第三连接部凸出所述第三接电极连接在第二钝化层内侧，第三连接部接触所述第三P型杂质，所述第三金属电极与N型衬底之间通过第二钝化层隔离。

4.根据权利要求2所述的非对称电压的双路双向TVS保护器件，其特征在于，所述第一金属电极与所述第二金属电极之间存在间隙。

5.根据权利要求1所述的非对称电压的双路双向TVS保护器件，其特征在于，所述N型衬底厚度为180-360μm。

6.根据权利要求1所述的非对称电压的双路双向TVS保护器件，其特征在于，所述第一P型杂质的厚度为20-60μm，所述第二P型杂质的厚度为20-60μm，第三P型杂质的厚度为20-60μm。

7.根据权利要求1所述的非对称电压的双路双向TVS保护器件，其特征在于，所述N型衬底和所述第二P型杂质接触处形成第一PN结，N型衬底和所述第一P型杂质接触处形成第二PN结，第一P型杂质和所述N型掺杂接触处形成第三PN结，N型衬底和所述第三P型杂质接触处形成第四PN结。

8.根据权利要求7所述的非对称电压的双路双向TVS保护器件，其特征在于，所述第一PN结和第二PN结之间有间隙，第二PN结和所述第三PN结之间有间隙，所述第四PN结和第一PN结之间存在间隙，第四PN结和第二PN结之间存在间隙。

9.根据权利要求1所述的非对称电压的双路双向TVS保护器件，其特征在于，所述N型掺杂的厚度小于所述第一P型杂质的厚度，N型掺杂露出第一P型杂质的一端与第一P型杂质表面平齐，N型掺杂沉入第一P型杂质一端与第一P型杂质沉入所述N型衬底一端存在间隙。

10.根据权利要求1所述的非对称电压的双路双向TVS保护器件，其特征在于，所述N型衬底为块状，上下对称，N型衬底一端与所述第一P型杂质、第二P型杂质、N型掺杂平齐，另一端与所述第三P型杂质平齐。

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