[發明專利]高電壓半導體開關以及用于切換高電壓的方法

有效

• 申請號: 201410389868.5
• 申請日: 2014-08-08
• 公開（公告）號: CN104347619B
• 公開（公告）日: 2017-09-08
• 發明（設計）人: J·韋耶斯;F·希爾勒;A·毛德
• 申請（專利權）人: 英飛凌科技奧地利有限公司
• 主分類號: H01L27/02
• 分類號: H01L27/02;H03K17/567
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所11256
• 代理人: 王茂華

1.一種高電壓半導體開關，包括：

第一場效應晶體管，所述第一場效應晶體管具有源極、漏極和柵極，并且被適配為以額定高電壓水平切換電壓，其中所述第一場效應晶體管是常關斷型的增強模式晶體管；

第二場效應晶體管，所述第二場效應晶體管有源極、漏極和柵極，與所述第一場效應晶體管串聯連接，其中所述第二場效應晶體管是常導通型的耗盡模式晶體管；以及

控制單元，所述控制單元連接至所述第一場效應晶體管的所述漏極和所述第二場效應晶體管的所述柵極，并且可操作用于如果跨所述第一場效應晶體管的漏極-源極電壓超過所述額定高電壓水平時阻斷所述第二場效應晶體管。

2.根據權利要求1所述的高電壓半導體開關，其中所述第一場效應晶體管和所述第二場效應晶體管形成共源共柵電路。

3.根據權利要求1所述的高電壓半導體開關，其中所述第一場效應晶體管從n溝道MOSFET、超結晶體管、MISFET、IGBT、JFET和HEMT所組成的群組中進行選擇。

4.根據權利要求1所述的高電壓半導體開關，其中所述第二場效應晶體管從n溝道MOSFET、JFET和HEMT所組成的群組中進行選擇。

5.根據權利要求1所述的高電壓半導體開關，其中第一電壓限制元件與所述第一場效應晶體管的所述源極-漏極路徑并聯連接。

6.根據權利要求1所述的高電壓半導體開關，其中第二電壓限制元件與所述第二場效應晶體管的所述源極-漏極路徑并聯連接。

7.根據權利要求1所述的高電壓半導體開關，其中所述控制單元包括串聯連接在所述第一場效應晶體管的所述漏極和所述源極之間的齊納二極管和電阻器，其中所述齊納二極管和所述電阻器的共用連接端子連接至所述第二場效應晶體管的所述柵極。

8.根據權利要求7所述的高電壓半導體開關，其中所述齊納二極管和所述電阻器是獨立于所述第一場效應晶體管和所述第二場效應晶體管的離散電路元件。

9.根據權利要求7所述的高電壓半導體開關，其中所述第一場效應晶體管、所述第二場效應晶體管、所述齊納二極管和所述電阻器被布置在共用的多芯片封裝內。

10.根據權利要求1所述的高電壓半導體開關，其中所述第二場效應晶體管的所述源極和所述第一場效應晶體管的所述漏極電連接至共用節點，并且其中所述第一場效應晶體管的所述源極連接至第一端子并且所述第二場效應晶體管的所述漏極連接至第二端子以向所述第一場效應晶體管和所述第二場效應晶體管供應電壓。

11.根據權利要求1所述的高電壓半導體開關，進一步包括連接在所述第一場效應晶體管的所述源極和所述漏極之間的第一電壓限制元件。

12.根據權利要求1所述的高電壓半導體開關，進一步包括連接在所述第二場效應晶體管的所述源極和所述漏極之間的第二電壓限制元件。

13.一種高電壓半導體開關，包括：

集成半導體器件，所述集成半導體器件具有單元區、外緣以及布置在所述外緣和所述單元區之間的邊緣終止區，所述集成半導體器件包括：

第一場效應晶體管，所述第一場效應晶體管具有源極、漏極和柵極，并且被適配為以額定高電壓水平切換電壓；以及

串聯連接在所述第一場效應晶體管的所述漏極和所述源極之間的齊納二極管和電阻器，其中所述齊納二極管和所述電阻器單片集成在所述集成半導體器件的所述邊緣終止區中；以及

第二場效應晶體管，所述第二場效應晶體管具有源極、漏極和柵極；

其中所述第二場效應晶體管利用它的所述源極連接至所述第一場效應晶體管的所述漏極；

其中所述齊納二極管和所述電阻器的連接端子連接至所述第二場效應晶體管的所述柵極。

14.根據權利要求13所述的高電壓半導體開關，其中所述電阻器以多晶硅n+/n-/n+結構提供，所述多晶硅n+/n-/n+結構嵌入在所述集成半導體器件的所述邊緣終止區中的電介質層中。

15.根據權利要求13所述的高電壓半導體開關，其中所述齊納二極管包括n-阱區，所述n-阱區與p+區形成pn結，并且其中所述n-阱區和所述p+區嵌入在所述集成半導體器件的所述邊緣終止區中。