[發明專利]LUS半導體與應用電路

無效

• 申請號: 200680039891.5
• 申請日: 2006-09-29
• 公開（公告）號: CN101390280A
• 公開（公告）日: 2009-03-18
• 發明（設計）人: 盧昭正
• 申請（專利權）人: 盧昭正
• 主分類號: H02M7/00
• 分類號: H02M7/00;H03H3/00
• 代理公司: 深圳創友專利商標代理有限公司
• 代理人: 彭家恩

背景技術

技術領域

本發明涉及功率金屬氧化物半導體場效應晶體管，即功率MOSFET (Metal?Oxide?Semiconductor?Field?Effect?Transistor，MOSFET)，特別涉及具 有新穎的、可替代常規靜電保護二極管SSD(Static?Shielding?Diode，SSD) 的結構的功率MOSFET。根據本發明，功率MOSFET中的常規SSD有 可能被極性反轉的(與常規SSD相比)SSD、肖特基二極管、齊納二極 管、或面對面/背對背耦合的肖特基二極管、齊納二極管、快速二極管、或 諸如DIAC和Triac之類的四層器件代替，并保留常規功能，且只需考 慮本征半導體工作電壓的反向偏置電壓幅度。如圖2(E)或2(F)所示， 可根據本發明中的要求配置反向偏置工作電壓、即齊納電壓、的幅度，且 該電壓將高于實際應用中的直流輸出電壓。換言之，功率MOSFET中的 常規SSD的電壓高于輸入側的交流電壓，且極性反轉耦合齊納二極管的 齊納電壓高于直流輸出電壓。根據本發明的這一設計原則，有可能通過將 單一的功率MOSFET與輔助電路配合使用、實現半波整流和電壓調整功 能，以及有可能通過將兩個功率MOSFET與輔助電路配合使用、實現全 波整流和電壓調整功能。因此，有可能實現高效的整流和電壓調整功能。

背景技術

為在常規的交換電源中獲得穩定的輸出電壓，有必要在電路中使用 PWM系統的整流二極管和反饋電路。圖3(A)示出常規N溝道功率 MOSFET的結構，圖3(B)示出常規P溝道功率MOSFET的結構，二 者均具有靜電保護二極管SSD(static?shielding?diode，SSD)。圖4示出使 用UC3842的功率調整電路，其中VD6和VD7負責整流，1C2TL431、 光耦合器4N35、以及PWM?IC?MC3842負責電壓調整。這類方案具有下 列缺點：

1.當流經二極管VD6的電流被設定為IF＝1.5A、且二極管VD2 的正向偏置電壓的電壓降約為VF＝0.7V時，功耗約為0.7V×1.5A＝ 1.05W。如果輸出電流為20A，功耗變為0.7V×20A＝14W，這對于 實際應用而言、功耗過高。

2.當在PWM系統內提供具有不同電壓幅度的多個直流輸出時，這 類系統有可能不對一些直流輸出進行調整。例如，圖4中的初級輸出12 V、1.5A被調整，而次級輸出5V、0.2A不被調整。

3.噪音是PWM功率調整系統中不可避免的問題。

發明內容

為提供可提高整流效率、且具有電壓調整功能的半導體器件，根據以 下目標提出本發明。

本發明的第一個目標是提供半導體器件，且該半導體器件可克服使用 諸如肖特基二極管之類的二極管的常規功率整流器所具有的高功耗缺點。

本發明的第二個目標是提供半導體器件，且該半導體器件無需對前端 電路使用反饋電路、即可獲得穩定的輸出。

本發明的第三個目標是要克服以下缺點，即在常規的PWM交換電力 電路中只能調整某些組的輸出電壓，而不能調整其它多數的輸出。

采用以下技術方案實現以上目標：

一種功率半導體器件，用于電路中的功率整流與電壓調節，所述功率 半導體器件包括：金屬氧化物半導體場效應晶體管，其具有漏節點與源節 點；在制造過程期間在所述金屬氧化物半導體場效應晶體管的漏節點與源 節點之間形成特性電路，所述特性電路包括：

一對背對背或面對面串聯耦合的肖特基二極管，一對背對背或面對面 串聯耦合的靜電隔離二極管，一對背對背或面對面串聯耦合的齊納二極管， 一對背對背或面對面串聯耦合的肖特基二極管和齊納二極管，一對背對背 或面對面串聯耦合的肖特基二極管和靜電隔離二極管，以及一對背對背或 面對面串聯耦合的齊納二極管和靜電隔離二極管；所述背對背耦合是指P 型節點互連，所述面對面耦合是指N型節點互連；或者

交流二極管或雙向晶閘管；或者

P型節點與所述金屬氧化物半導體場效應晶體管的所述漏節點耦合而 N型節點與所述源節點耦合的一個快速二極管，一個肖特基二極管或一個 齊納二極管。

一種功率半導體器件，用于電路中的功率整流與電壓調節，所述功率 半導體器件包括：金屬氧化物半導體場效應晶體管，其具有漏節點與源節 點；在所述金屬氧化物半導體場效應晶體管的漏節點與源接點之間被外 耦合特性電路，所述特性電路包括：