[實(shí)用新型]一種隔離控制雙向功率MOS管

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320138231.X
• 申請(qǐng)日: 2013-03-25
• 公開（公告）號(hào): CN203243298U
• 公開（公告）日: 2013-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許有聯(lián)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 許有聯(lián)
• 主分類號(hào): H03K17/687
• 分類號(hào): H03K17/687
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技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種電子開關(guān)，具體地說(shuō)是一種采用隔離控制可雙向開關(guān)導(dǎo)通的功率MOS管。?

背景技術(shù)

現(xiàn)有的模擬開關(guān)采用NMOS、PMOS管并聯(lián)的結(jié)構(gòu)，當(dāng)輸入電壓Vin較低時(shí)NMOS管導(dǎo)通，輸入電壓Vin不高不低時(shí)兩個(gè)MOS管都處于半導(dǎo)通，輸入電壓Vin較高時(shí)PMOS導(dǎo)通，這種方式導(dǎo)通電阻大，限制了其在大功率場(chǎng)合的應(yīng)用，一般只用于信號(hào)處理；?

MOS管等元件在剛問(wèn)世的時(shí)候都是用做信號(hào)處理的，所有的信號(hào)都是工作在一維系統(tǒng)中。所謂一維系統(tǒng)就是只有一個(gè)方向的能量場(chǎng)強(qiáng)，如我們自然界中的重力場(chǎng)。MOS管實(shí)際上是一個(gè)二維元件，要將二維元件用于一維系統(tǒng)就需將兩個(gè)系統(tǒng)在某一點(diǎn)聯(lián)系起來(lái)，對(duì)于MOS管是將控制信號(hào)的B極和源極S相連。當(dāng)MOS管作為功率電源開關(guān)使用的時(shí)候，人們依舊沿用原來(lái)的BS極相連的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)：?

1襯底寄生二極管，只能做單向開關(guān)，源漏反接電路不能關(guān)閉。在電機(jī)控制等一些領(lǐng)域可以應(yīng)用到這個(gè)寄生二極管做為反向?qū)ㄩ_關(guān)(或稱作續(xù)流二極管)，但是二極管上有0.3-0.7V左右的管壓降，而且二極管有節(jié)電容效應(yīng)影響開關(guān)速度，效率沒有MOS管高。?

2因?yàn)榭刂茦OB和源極S相連，MOS管的開啟電壓Vgb等于Vgs，開啟電壓受到源級(jí)電位的影響，這就要求MOS管源級(jí)必須接?到電源VCC或者電源GND上，局限MOS管作為模擬開關(guān)的應(yīng)用。當(dāng)NMOS管做為電路上管使用時(shí)驅(qū)動(dòng)電壓要高于電源電壓，需專門設(shè)計(jì)自舉升壓驅(qū)動(dòng)電路。?

現(xiàn)有的電子繼電器一般采用的是兩個(gè)MOSFET串聯(lián)或者兩個(gè)二極管和兩個(gè)MOSFET串并聯(lián)，只能實(shí)現(xiàn)雙向開關(guān)的作用不能像真正的繼電器開關(guān)可用來(lái)通過(guò)模擬信號(hào)，電路中每個(gè)方向都是MOSFET和二極管的串聯(lián)，導(dǎo)通壓降大，一般為1-2V，效率遠(yuǎn)不如單個(gè)MOS管高；現(xiàn)有的雙向?qū)ňчl管同樣有導(dǎo)通壓降大的問(wèn)題；?

當(dāng)常規(guī)MOS管反接的時(shí)候即使撤掉柵極控制信號(hào)關(guān)閉MOS管，電子流也會(huì)從體二極管中流通，失去了開關(guān)功能，流通過(guò)程中有一個(gè)體二極管管壓降產(chǎn)生。?

許多場(chǎng)合如同步整流還需要用到帶隔離控制的MOS管，無(wú)論電磁隔離還是光耦隔離都增加了系統(tǒng)成本。?

現(xiàn)有的大功率開關(guān)管如VMOS，IGBT等等為了提高耐壓增大電流都采用縱向結(jié)構(gòu)(受傳統(tǒng)控制方式的影響)，缺點(diǎn)是工藝復(fù)雜成本高導(dǎo)通電阻略大。?

發(fā)明目的?

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種與機(jī)械繼電器導(dǎo)通性能相近，開關(guān)速度更優(yōu)越，且無(wú)需光耦等隔離元件控制的電子開關(guān)。?

為了實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，我們將采用如下技術(shù)方案予以實(shí)施；?

一種隔離控制雙向功率MOS管，由MOS管構(gòu)成，其特征在于：MOS管的襯底設(shè)置一層二氧化硅絕緣層，絕緣層上設(shè)置一層鋁電極作為B極，B極與源極S不相連。?

一種隔離控制雙向功率MOS管，由MOS管構(gòu)成，其特征在于：MOS管的襯底設(shè)置一層N+，并作為B極引出，B極與源極S不相連。?

所述的B極與源極S或漏極D都是NPN結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)隔離，PN結(jié)的結(jié)電容可為溝道產(chǎn)生提供足夠的電子。?

所述的MOS管的G極與所述的B極之間的電壓大于開啟電壓時(shí)，所述的MOS管導(dǎo)通。?

所述的兩個(gè)隔離控制雙向功率NMOS管構(gòu)成的CMOS，在絕緣層中摻入了帶電離子，可控制開啟電壓。?

所述的兩個(gè)隔離控制雙向功率NMOS管設(shè)計(jì)成不同的開啟電壓后，可控制所述的兩個(gè)隔離控制雙向功率NMOS管作為上下管使用時(shí)的導(dǎo)通死區(qū)時(shí)間，避免上下管直通。?

有益效果?

1、無(wú)寄生體二極管，可雙向開關(guān)導(dǎo)通?

2、實(shí)現(xiàn)隔離控制，信號(hào)場(chǎng)只受信號(hào)系統(tǒng)的控制不受電源場(chǎng)的影響，(可以簡(jiǎn)化控制電路)?

3、如果開關(guān)完全打開則可實(shí)現(xiàn)模擬開關(guān)的功能，效果等同觸點(diǎn)開關(guān)。?

4、可實(shí)現(xiàn)高耐壓大電流的橫向大功率開關(guān)管。?

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型A結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)框圖；?

圖2為本實(shí)用新型B結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)框圖；?

圖3為本實(shí)用新型溝道關(guān)閉時(shí)的模型圖；?

圖4為本實(shí)用新型溝道開啟時(shí)的模型圖；?

圖5為NPN三極管處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)的模型圖；?

圖6為NPN三極管處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)的模型圖；?

圖7為常規(guī)MOS管處于溝道關(guān)閉時(shí)的模型圖；?

圖8為常規(guī)MOS管處于溝道開啟時(shí)的模型圖；?

圖9為常規(guī)MOS管源極漏極反接處于溝道關(guān)閉時(shí)的模型圖；?