[發(fā)明專利]一種具有過流限制功能的設(shè)備及其構(gòu)建方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811595362.4
• 申請日: 2018-12-25
• 公開（公告）號: CN111371080B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 櫻井建彌;吳磊
• 申請（專利權(quán)）人: 上海睿驅(qū)微電子科技有限公司
• 主分類號: H02H9/02
• 分類號: H02H9/02;H01L29/739
• 代理公司: 北京知元同創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11535
• 代理人: 劉元霞

1.一種具有過流限制功能的設(shè)備，所述設(shè)備適用于絕緣柵雙極型晶體管IGBT，并且所述設(shè)備包括：控制器、比較器、過流限制二極管、過流限制三極管、電流鏡檢測IGBT、第一檢測電阻、第二檢測電阻、第一溫度補償二極管以及第二溫度補償二極管；

所述電流鏡檢測IGBT的發(fā)射極一方面連接參考電壓端，另一方面連接所述過流限制三極管的基極；

所述過流限制三極管的基極通過依次連接的所述第一溫度補償二極管、第一檢測電阻、第二溫度補償二極管及第二檢測電阻連接所述參考電壓端；所述過流限制三極管的集電極通過所述過流限制二極管連接所述電流鏡檢測IGBT的基極；所述過流限制三極管的發(fā)射極連接所述參考電壓端；

所述比較器的正輸入端連接所述第一檢測電阻與所述第二溫度補償二極管之間的連接點；所述比較器的負輸入端連接所述參考電壓端；

所述比較器的輸出端連接所述控制器的輸入端，所述控制器的輸出端連接所述電流鏡檢測IGBT的基極；所述過流限制二極管為齊納二極管；

其中，所述設(shè)備還包括：主IGBT區(qū)域、分離區(qū)域及感測IGBT區(qū)域，所述分離區(qū)域位于所述主IGBT區(qū)域與所述感測IGBT區(qū)域之間，所述主IGBT間隔及感測IGBT區(qū)域均設(shè)置有多個柵極，所述分離區(qū)域設(shè)置用于對IGBT進行過流限制的過流限制區(qū)域；所述分離區(qū)域中未設(shè)置任何溝槽柵極；

主IGBT區(qū)域的上方設(shè)置有發(fā)射極；主IGBT區(qū)域、分離區(qū)域及感測IGBT區(qū)域的下方設(shè)置有n-型漂移區(qū)，所述n-型漂移區(qū)的下方設(shè)置n+型緩沖區(qū)，所述n+型緩沖區(qū)的下方設(shè)置p+型集電極區(qū)， p+型集電極區(qū)的下方連接所述集電極；

主IGBT和感測IGBT之間的分離區(qū)域布置成沒有任何溝槽柵極單元，并且分離區(qū)域能夠避免相互作用，該過流限制功能區(qū)域形成在分離區(qū)域上，經(jīng)由該過流限制功能提升耐受時間；

所述齊納二極管、過流限制三極管、第一溫度補償二極管、第二溫度補償二極管、第一檢測電阻以及第二檢測電阻通過以下三種方式中的任意一種生長襯底形成，所述三種方式包括：高溫沉積Poly-Si和鐳射退火；局部外延生長和鐳射退火；以及SOI襯底；

當(dāng)發(fā)生短路時，首先過流限制電路開始工作，電壓Vb瞬間超過基極-發(fā)射極內(nèi)置電壓時，布置在電路中的過流限制三極管開始導(dǎo)通，并且瞬間Vg下降到過電流限制ZD電壓，并且過電流限制在給定Vge下的飽和電流，然后，當(dāng)過電流檢測電路檢測到超過規(guī)定電壓限值的電壓時，關(guān)閉電流鏡檢測IGBT；

其中，第一檢測電阻，第二檢測電阻，第一溫度補償二極管和第二溫度補償二極管兩端的過電流在過流限制三極管的基極和發(fā)射極之間產(chǎn)生電壓Vb；

Vg為電流鏡檢測IGBT的柵極電壓。

2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，所述電流鏡檢測IGBT由數(shù)萬個并聯(lián)連接的小電池組成。

3.如權(quán)利要求1-2中任一項所述的設(shè)備，所述比較器的負輸入端連接參考電壓源的正極，所述參考電壓源的負極連接所述參考電壓端。

4.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，所述第一溫度補償二極管、以及第二溫度補償二極管的溫度系數(shù)為-1.8mV /℃，所述第一檢測電阻及第二檢測電阻感應(yīng)電阻的溫度系數(shù)為+ 1.5mV/℃。

5.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，所述齊納二極管的擊穿電壓設(shè)置為10~12V。