[發明專利]具有過壓避雷器的功率器件

有效

• 申請號: 201610917599.4
• 申請日: 2016-10-20
• 公開（公告）號: CN106711108B
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發明（設計）人: T·巴斯勒;E·富爾古特;S·福斯
• 申請（專利權）人: 英飛凌科技奧地利有限公司
• 主分類號: H01L23/367
• 分類號: H01L23/367;H01L23/48;H01L23/62;H01L21/50
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 鄭立柱

本公開涉及具有過壓避雷器的功率器件。一種示例功率器件，包括半導體芯片和避雷器元件，避雷器元件可配置成響應于跨避雷器元件的電壓大于閾值電壓而在隔離層周圍產生電流路徑，隔離層被配置成將半導體芯片與被配置成消散由半導體芯片生成的熱的熱沉電隔離。在這一示例功率器件中，閾值電壓小于隔離層的擊穿電壓。

技術領域

本公開涉及功率電子系統，并且具體地涉及保護功率電子系統免受電壓過載的電子安全系統。

背景技術

在很多功率電子電路中，功率電路的部件(例如，在TO封裝、功率模塊、智能功率模塊(IPM)、方形扁平封裝(QFP)、方形扁平無引腳封裝(QFN)、驅動器封裝、表面貼裝(SMT)封裝、隔離的金屬襯底(IMS)或其他功率電路部件中)在經受電壓過載(即，超出特定電壓水平)的情況下可能損傷或損壞。在一些示例中，功率電路的部件可能由于功率電路的電源系統中的過壓而經受電壓過載。可能導致功率電路中的部件經受電壓過載的事件的一個示例是雷擊造成的電壓瞬態。

發明內容

在一個示例中，一種功率器件包括半導體芯片；以及避雷器元件，避雷器元件可配置成響應于跨避雷器元件的電壓大于閾值電壓而在隔離層周圍產生電流路徑，隔離層被配置成將半導體芯片與被配置成消散由半導體芯片生成的熱的熱沉電隔離，其中閾值電壓小于隔離層的擊穿電壓。

在另一示例中，一種系統包括：功率器件，功率器件包括半導體芯片；被配置成消散由半導體芯片生成的熱的熱沉；以及被配置成將半導體芯片與熱沉電隔離的隔離層。在這一示例中，功率器件還包括避雷器元件，避雷器元件可配置成響應于跨避雷器元件的電壓大于閾值電壓而在隔離層周圍產生電流路徑，其中閾值電壓小于隔離層的擊穿電壓。

在另一示例中，一種方法包括由功率器件的避雷器元件響應于跨避雷器元件的電壓大于閾值電壓而在隔離層周圍產生電流路徑，隔離層被配置成將功率器件的半導體芯片與被配置成消散由半導體芯片生成的熱的熱沉電隔離，其中閾值電壓小于隔離層的擊穿電壓。

在附圖和以下描述中闡述了這些示例以及其他示例的細節。從描述和附圖以及從權利要求中，其他特征、目的和優勢將顯而易見。

附圖說明

圖1是圖示根據本公開的一種或多種技術的包括具有避雷器元件的功率器件的功率系統的概念圖。

圖2是圖示根據本公開的一種或多種技術的包括具有避雷器元件的功率器件的功率系統的概念圖。

圖3A-3C是圖示根據本公開的一種或多種技術的具有避雷器元件的功率器件的示例配置的概念圖。

圖4是圖示根據本公開的一種或多種技術的用于圍繞功率器件的隔離層轉移電流的示例技術的流程圖。

具體實施方式

一般地，本公開針對用于保護功率器件的部件免受電壓過載的技術。例如，一個或多個部件可以被定位在待保護的功率器件的外部或者在包括功率器件的功率電路的輸入處。作為一個示例，在待保護的器件是晶體管的情況下，可以跨晶體管的集電極腿和發射極腿放置變阻器或抑制二極管。以該方式，變阻器或抑制二極管可以防止集電極-發射極電壓超過閾值(即，變阻器或抑制二極管的擊穿電壓)。然而，在一些示例中，可以需要不將保護部件定位在待保護的功率器件的外部。作為一個示例，外部定位的部件可能占用板的空間并且增加物料清單(BOM)的長度。作為另一示例，外部定位的部件可能增加引線導致保護路徑中的增加的寄生效應(L、C)。作為另一示例，外部定位的部件可能未能防止隔離層經受過壓(預)損傷或徹底的擊穿。作為另一示例，外部定位的部件可能為包括功率器件的系統的設計者提供有限范圍的可用電壓和/或可能不得不使用多個避雷器的串聯連接。