[发明专利]用于双向切换装置的快速断开的电路布置

说明书

本发明公开了用于控制双向功率晶体管的晶体管控制装置的实施例。在实施例中，用于控制双向功率晶体管的晶体管控制装置包括：电阻器，其可连接到双向功率晶体管的主体端；以及晶体管主体开关电路，其可连接到电阻器、可连接到双向功率晶体管的漏极端，并且可连接到双向功率晶体管的源极端。晶体管主体开关电路包括开关装置和交流电(AC)电容分压器，所述AC电容分压器连接到开关装置的控制端。AC电容分压器被配置成控制开关装置以切换双向功率晶体管的主体端的电压作为双向功率晶体管的漏极端与双向功率晶体管的源极端之间的电压的函数。

技术领域

本发明涉及用于控制双向功率晶体管的晶体管控制装置。具体地，涉及用于双向切换装置的快速断开的电路布置。

背景技术

双向开关用于多种电气系统中。双向开关可以切换高电流穿过导电电极同时阻断施加到导电电极的高电压。举例来说，典型的双向开关可以供应高电流，取决于特定开关和应用，所述高电流可以在若干安培到数百安培的范围内，同时阻断例如至少25V的相对较高的电压而不会发生故障。然而，在双向开关的快速断开期间可以产生瞬态电流。瞬态电流可以引起突返双极作用，所述突返双极作用在双向开关的相对较小的有源区域中引起电流聚集。因此，存在在快速断开期间改善双向开关的可靠性的需要。

发明内容

本发明公开了用于控制双向功率晶体管的晶体管控制装置的实施例。在实施例中，用于控制双向功率晶体管的晶体管控制装置包括：电阻器，其可连接到双向功率晶体管的主体端；以及晶体管主体开关电路，其可连接到电阻器、可连接到双向功率晶体管的漏极端，并且可连接到双向功率晶体管的源极端。晶体管主体开关电路包括开关装置和交流电(AC)电容分压器，所述AC电容分压器连接到开关装置的控制端。AC电容分压器被配置成控制开关装置以切换双向功率晶体管的主体端的电压作为双向功率晶体管的漏极端与双向功率晶体管的源极端之间的电压的函数。

在实施例中，电阻器的电阻值与双向功率晶体管的固有主体电阻的电阻值相同或大于双向功率晶体管的固有主体电阻的电阻值。

在实施例中，双向功率晶体管包括具有两个垂直沟槽的双向沟槽晶体管。

在实施例中，AC电容分压器中的至少一个包括二极管和第二电阻器。二极管的阴极连接到第二电阻器。二极管的阳极连接到对应的开关装置的控制端。

在实施例中，开关装置包括第一场效应晶体管(FET)和第二FET。AC电容分压器包括第一AC电容分压器和第二AC电容分压器。第一AC电容分压器包括第一二极管、第二电阻器和第二FET的栅极电容。第二AC电容分压器包括第二二极管、第三电阻器和第二FET的栅极电容。

在实施例中，第一二极管的阴极连接到第二电阻器。第一二极管的阳极连接到第二FET的栅极端。第二二极管的阴极连接到第三电阻器。第二二极管的阳极连接到第一FET的栅极端。

在实施例中，第二电阻器可连接到双向功率晶体管的源极端。第三电阻器可连接到双向功率晶体管的漏极端。

在实施例中，电阻器连接到第一FET与第二FET之间的节点。

在实施例中，晶体管主体开关电路另外包括箝位电路，所述箝位电路连接到电阻器、连接到第一FET，并且连接到第二FET。箝位电路被配置成将相对于双向功率晶体管的主体端的第一FET和第二FET的栅极端中的每一个之间的电压差箝位到低于第一FET和第二FET的栅极端的击穿电压。

在实施例中，箝位电路包括第三二极管、下拉电阻器和齐纳二极管。

在实施例中，晶体管控制装置和双向功率晶体管位于不同集成电路(IC)管芯。

在实施例中，双向功率晶体管包括钝化层、掺杂层、第一漂移区、主体层、第二漂移区、衬底层和金属层。

在实施例中，双向功率晶体管另外包括从钝化层延伸到衬底层的两个垂直沟槽。垂直沟槽中的每一个包括场板。