[發明專利]晶體管器件

有效

• 申請號: 201810219040.3
• 申請日: 2018-03-16
• 公開（公告）號: CN108631759B
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發明（設計）人: 托馬斯·巴斯勒;羅曼·巴布爾斯科;約翰內斯·喬治·拉文;弗朗茨-約瑟夫·尼德諾斯特海德;漢斯-約阿希姆·舒爾策
• 申請（專利權）人: 英飛凌科技奧地利有限公司
• 主分類號: H03K17/12
• 分類號: H03K17/12;H03K17/567
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 康建峰;韓雪梅

描述了包括雙極晶體管(10)和單極晶體管(11)的晶體管器件。雙極晶體管的閾值電壓可以比單極晶體管高至少1V。

技術領域

本申請涉及晶體管器件。

背景技術

在許多應用中，使用晶體管器件。例如，晶體管器件可以用作電子電力應用中的開關。已經采用各種晶體管類型作為開關，例如，雙極晶體管如雙極結型晶體管(BJT)或絕緣柵雙極晶體管(IGBT)、或單極晶體管如金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)。這樣的晶體管和包括一個或更多個晶體管與可能的附加電路系統的相應晶體管器件可以以不同的設計來獲得以支持各種電壓和/或電流。

許多電子電力應用在大部分時間內在部分負荷下操作，并且僅在部分時間內需要在最大負荷(例如最大電流或功率)下操作。這種應用的示例是開關模式電源(SMPS)，其中通常在約80％的操作時間期間，僅需要最大功率的20％或更少。盡管如此，這些器件必須設計為容許最大可能功率以防止故障。此外，對于更高的電壓范圍，例如高于1700V的電壓，存在在全負荷和部分負荷之間切換的許多應用，例如用于太陽能或風力發電設備的轉換器，或者在車輛的動力傳動系中的應用，其中需要全負荷來啟動發動機，而在正常駕駛期間，僅需要全功率的一部分。

當在這樣的應用中使用時，不同的晶體管類型可能具有不同的缺點和優點。例如，IGBT對于高電流是有利的，但是在部分負荷下通常經受相對低的效率。另一方面，如MOSFET那樣的一些單極晶體管開關可能在全負荷下效率較低和/或可能需要大的芯片面積。特別是在過電流的情況下，雙極晶體管(特別是IGBT)具有比MOSFET更好的性能。

因此，目的是提供具有改進的過電流處理同時在部分負荷下例如低電流下仍然提供良好的能力的晶體管器件。

發明內容

根據一個實施方式，提供了一種晶體管器件，包括：

耦接在第一端子與第二端子之間的單極晶體管，

在第一端子與第二端子之間與單極晶體管并聯耦接的雙極晶體管，其中，雙極晶體管被設計為：當流過晶體管器件的電流或控制單極晶體管與雙極晶體管的控制電壓中的至少一個超過預定閾值時，該雙極晶體管承載所述電流中的大部分。

根據另一實施方式，提供了一種晶體管器件，包括：

耦接在第一端子與第二端子之間的單極晶體管，

在第一端子與第二端子之間與單極晶體管并聯耦接的雙極晶體管，以及

柵極控制電路系統，其中，控制電路系統被配置為僅在檢測到過電流事件時接通雙極晶體管。

以上概述僅旨在簡要概述一些實施方式的一些特征，而不應被解釋為限制性的。

附圖說明

圖1是根據實施方式的晶體管器件的框圖。

圖2A至圖2C是示出根據各種實施方式的晶體管器件的電路圖。

圖3是示出根據一些實施方式的晶體管器件中包括的晶體管的示例性特性曲線的圖。

圖4是進一步示出示例性特性曲線的圖。

圖5是示出浪涌電流事件的圖。

圖6A和圖6B是示出根據實施方式的控制晶體管器件的圖。

圖7示出根據實施方式的用于控制晶體管器件的示例。

圖8A和圖8B是示出根據一些實施方式的晶體管器件的電路圖。

圖9是示出在一些實施方式中可使用的IGBT的閾值電壓的圖。

圖10A至圖10D示出根據一些實施方式的絕緣柵雙極晶體管的可切換單元。