[發明專利]包括故障安全下拉電路的功率器件和電子開關器件

在審

• 申請號: 202010424950.2
• 申請日: 2020-05-19
• 公開（公告）號: CN112019200A
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發明（設計）人: 肯尼斯·金·梁;托馬斯·費里安茨
• 申請（專利權）人: 英飛凌科技奧地利有限公司
• 主分類號: H03K17/567
• 分類號: 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;杜誠

1.一種功率器件，包括：

常關功率晶體管，其包括柵極、源極和漏極；

控制端子，其電連接至所述柵極；

第一負載端子，其電連接至所述漏極；

第二負載端子，其電連接至所述源極；

開爾文源KS端子；以及

故障安全下拉電路，其包括：

常通下拉晶體管，其被配置成在所述控制端子和所述KS端子之間未施加電壓時將所述柵極短路至所述源極，并且包括下拉柵極、下拉源極和下拉漏極；以及

下拉控制電路，其連接在所述下拉柵極與所述下拉源極之間，并且被配置成在所述控制端子與所述KS端子之間施加接通電壓時，自主地將相對于所述下拉源極的負電壓施加至所述下拉柵極，并且在所述控制端子與所述KS端子之間未施加所述接通電壓時，自主地對所述負電壓進行放電。

2.根據權利要求1所述的功率器件，其中，所述下拉控制電路包括：

電阻器，其耦接在所述下拉柵極與所述下拉源極之間，以便當在所述控制端子與所述KS端子之間未施加所述接通電壓時，自主地對所述負電壓進行放電。

3.根據權利要求1所述的功率器件，其中，所述下拉控制電路包括：

電壓箝位部，其被耦接在所述下拉源極與所述下拉柵極之間，以便在所述控制端子與所述KS端子之間施加比接通所述常關功率晶體管和關斷所述常通下拉晶體管所需的閾值電壓更高的電壓時，將相對于所述下拉源極的所述負電壓施加至所述下拉柵極。

4.根據權利要求3所述的功率器件，其中，所述電壓箝位部包括串聯耦接的一個或更多個二極管，并且所述一個或更多個二極管的組合閾值電壓提供施加至所述下拉柵極的相對于所述下拉源極的負電壓，使得所述負電壓低于所述常通下拉晶體管的負關斷閾值。

5.根據權利要求1所述的功率器件，其中，所述常關功率晶體管是增強型氮化鎵高電子遷移率晶體管GaN HEMT。

6.根據權利要求5所述的功率器件，其中，所述增強型GaN HEMT是柵極注入晶體管GIT。

7.根據權利要求5所述的功率器件，其中，所述常通下拉晶體管是耗盡型GaN HEMT。

8.根據權利要求1所述的功率器件，其中，所述接通電壓是等于或超過所述常關功率晶體管的接通閾值電壓與所述常通下拉晶體管的關斷閾值電壓的幅值之和的正電壓，其中，所述常通下拉晶體管被布置成當在所述控制端子和所述KS端子之間施加的電壓小于所述常通下拉晶體管的關斷閾值電壓的幅值時，將所述柵極短路至所述源極，并且所述下拉控制電路被配置成當在所述控制端子和所述KS端子之間施加的電壓小于所述常通下拉晶體管的關斷閾值電壓的幅值時，自主地對所述負電壓進行放電。

9.一種電子開關器件，包括：

常關功率晶體管，其被集成在半導體管芯中并且包括柵極、源極和漏極；

控制端子，其電連接至所述柵極；

第一負載端子，其電連接至所述漏極；

第二負載端子，其電連接至所述源極；

開爾文源KS端子；以及

故障安全下拉電路，其與所述常關功率晶體管集成在同一半導體管芯中并且包括：

常通下拉晶體管，其被配置成在所述控制端子和所述KS端子之間未施加電壓時將所述柵極短路至所述源極，并且包括下拉柵極、下拉源極和下拉漏極；以及

下拉控制電路，其連接在所述下拉柵極與所述下拉源極之間，并且被配置成在所述控制端子與所述KS端子之間施加接通電壓時，自主地將相對于所述下拉源極的負電壓施加至所述下拉柵極，并且當在所述控制端子與所述KS端子之間未施加所述接通電壓時，自主地對所述負電壓進行放電。

10.根據權利要求9所述的電子開關器件，其中，所述半導體管芯包括III-V族材料。

11.根據權利要求10所述的電子開關器件，其中，所述III-V族材料是氮化鎵GaN。