[實(shí)用新型]一種帶有電壓控制輔助電路的晶體管

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201920811957.2
• 申請(qǐng)日: 2019-05-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN209964028U
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-01-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃興;陳欣璐
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 派恩杰半導(dǎo)體(杭州)有限公司
• 主分類號(hào): H03K17/687
• 分類號(hào): H03K17/687;H03K17/081
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• 代理人: 暫無(wú)信息

本實(shí)用新型提供一種帶有電壓控制輔助電路的晶體管。通過(guò)在柵極引入電壓控制輔助電路，其中電壓控制輔助電路包括參考電壓網(wǎng)絡(luò)和開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)。參考電壓網(wǎng)絡(luò)在穩(wěn)態(tài)工作時(shí)，向開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)生成參考電壓，該參考電壓使得目標(biāo)晶體管的柵極電壓在開(kāi)關(guān)工作中處于不被擊穿的正常工作電壓中，可以兼容傳統(tǒng)Si材料驅(qū)動(dòng)的輸出電壓等極，克服第三代半導(dǎo)體器件柵極易擊穿的缺點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬功率半導(dǎo)體領(lǐng)域，具體涉及一種帶有電壓控制輔助電路的晶體管。

背景技術(shù)

隨著新能源的大力發(fā)展及電力電子的廣泛應(yīng)用，普通Si基器件無(wú)法滿足在高壓高溫高頻率環(huán)境下的應(yīng)用。而第三代半導(dǎo)體如SiC和GaN材料具有禁帶寬度大、擊穿電壓高以及熱導(dǎo)率高等優(yōu)良特性，為新一代電力電子器件和系統(tǒng)提供了可能。然而，由于第三代半導(dǎo)體功率器件的固有特性，現(xiàn)有的針對(duì)Si材料的驅(qū)動(dòng)并不適合第三代半導(dǎo)體器件特別是SiCJFET和GaN HEMT的應(yīng)用，主要表現(xiàn)在：柵極所承受電壓較小，一般不超過(guò)6V，而現(xiàn)有驅(qū)動(dòng)輸入電壓則超過(guò)10V，這增加了驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)難度和成本，也限制了第三代半導(dǎo)體器件的大規(guī)模應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)缺陷，本實(shí)用新型提供一種帶有電壓控制輔助電路的晶體管。本實(shí)用新型在柵極引入電壓控制輔助電路Q，其中電壓控制輔助電路Q包括參考電壓網(wǎng)絡(luò)V和開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)C。 參考電壓網(wǎng)絡(luò)V在穩(wěn)態(tài)工作時(shí)，向開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)C生成參考電壓Vb，Vb使得晶體管的柵極電壓Vg在開(kāi)關(guān)工作中處于不被擊穿的正常工作電壓中，可以兼容傳統(tǒng)Si材料驅(qū)動(dòng)的輸出電壓等極，克服第三代半導(dǎo)體器件柵極易擊穿的缺點(diǎn)。

實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)方案為：

一種帶有電壓控制輔助電路的晶體管，其特征在于，包括：

晶體管和電壓控制輔助電路Q；電壓控制輔助電路Q包括參考電壓網(wǎng)絡(luò)V和開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)C；當(dāng)驅(qū)動(dòng)輸入電壓Vgg為穩(wěn)態(tài)第一電位時(shí)，電壓控制輔助電路Q中的開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)C為導(dǎo)通狀態(tài)，晶體管的柵極電壓Vg與驅(qū)動(dòng)輸入電壓Vgg同為穩(wěn)態(tài)第一電位；當(dāng)驅(qū)動(dòng)輸入電壓Vgg為穩(wěn)態(tài)第二電位時(shí)，電壓控制輔助電路Q控制開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)C，使得晶體管的柵極電壓Vg穩(wěn)定在預(yù)設(shè)電壓Vgx。

其中，所述的晶體管在驅(qū)動(dòng)輸入電壓Vgg為穩(wěn)態(tài)第一電位的時(shí)候晶體管處于關(guān)斷狀態(tài)，在驅(qū)動(dòng)輸入電壓Vgg為穩(wěn)態(tài)第二電位的時(shí)候晶體管處于導(dǎo)通狀態(tài)。

其中，所述的晶體管的體材料為Si，Ge，SiC，GaN，AlGaN，AlN，InP，鉆石和Ga₂O₃中的至少一種。

其中，所述的參考電壓網(wǎng)絡(luò)V在穩(wěn)態(tài)工作的時(shí)候，向開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)C生成一個(gè)參考電壓Vb。

其中，所述的開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)C根據(jù)參考電壓Vb使得晶體管的柵極電壓Vg在開(kāi)關(guān)工作中的電壓處于穩(wěn)態(tài)第一電壓與所述預(yù)設(shè)電壓Vgx之間。

其中，所述的預(yù)設(shè)電壓Vgx與所述的參考電壓Vb具有正相關(guān)或者負(fù)相關(guān)的函數(shù)關(guān)系。

其中，所述的電壓控制輔助電路Q可與晶體管集成在同一芯片內(nèi)的集成電路、置放在同一封裝內(nèi)的獨(dú)立集成電路芯片、與驅(qū)動(dòng)芯片集成在同一芯片上或者分立器件組裝在電路系統(tǒng)中。

其中，所述的參考電壓網(wǎng)絡(luò)V可由電壓源、晶體管、二極管、電阻和電容中的至少一個(gè)組成。

其中，所述開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)C至少由一個(gè)晶體管組成。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型一種帶有電壓控制輔助電路的晶體管。

圖2是本實(shí)用新型具體實(shí)施例一提供的基于Si基集成增強(qiáng)型和耗盡型集成的GaNHEMT集成驅(qū)動(dòng)電路圖。

圖3是本實(shí)用新型具體實(shí)施例二提供的基于Si基集成增強(qiáng)型GaN HEMT的集成驅(qū)動(dòng)電路圖。