[发明专利]基于III/V族半导体的电路及运行该电路的方法

说明书

本发明公开了基于III/V族半导体的电路及运行该电路的方法。提供了设置有III/V族半导体区域的电子电路以及运行这种电路的方法。具体地，本申请涉及基于氮化镓(GaN)半导体的电子电路。必须以确保在广泛的GaN参数变化范围内的适当工作的方式来控制GaN部件。存在包括耦合到第二区域的第一区域的电路，第一区域基于III/V族半导体；其中，第一区域包括第一部件和第二部件。第二部件代表第一部件的电特性。第二区域包含适于感测第二部件的电气参量的传感器以及耦合到传感器的输入发生器。输入发生器适于基于电气参量向第一区域提供至少一个输入。

技术领域

本公开涉及设置有III/V族半导体区域的电子电路以及运行这种电路的方法。具体地，本申请涉及基于氮化镓半导体的电子电路。

背景

基于诸如氮化镓(GaN)二极管和GaN N沟道晶体管的III/V族半导体的半导体部件具有许多有益的性质。例如，与硅基对应物相比，GaN晶体管具有相对低的导通电阻并且可以达到更高的开关速度。正因如此，GaN部件非常适合开关变换器和高压电源电路的设计。

然而，GaN部件的特性(诸如，二极管的正向电压或晶体管的阈值电压)可能在一定的温度范围和工艺上显著地变化。例如，从不同半导体晶圆或从不同管芯获得的各个部件的特性可能显著不同。在由同一晶圆产生的两个管芯之间，GaN部件(也称作GaN器件)的特性可以变化约30％。这使精确的GaN电压参考的实现变得非常复杂。

因此，必须以确保在广泛的GaN参数变化范围内的适当工作的方式来控制GaN部件。实际上，这意味着：为了确保在晶体管的饱和区中工作，GaN晶体管的栅极电压被过度激励(通常是在6V的区域中)。采用高栅极电压驱动GaN晶体管可以导致GaN晶体管严重退化和过应力。这也降低了工作效率并阻碍了器件的线性模式工作。

概述

本公开的目的是解决上述限制中的一项或更多项。根据本公开的第一方面，提供了一种电路，该电路包括：耦合到第二区域的第一区域，第一区域基于III/V族半导体；其中，第一区域包括第一部件和第二部件，第二部件表示所述第一部件的电特性；并且其中，第二区域包括适于感测第二部件的电气参量(electrical quantity)的传感器；以及耦合到传感器的输入发生器，输入发生器适于向第一区域提供至少一个输入，其中，该至少一个输入基于电气参量。

可选地，第二区域可以是基于硅的。

可选地，第二部件可以是与第一部件类型相同的部件。例如，部件的类型可以是二极管、电阻器或晶体管类。例如，如果第一部件是二极管，则第二部件也可以是二极管。

可选地，第二部件可以是尺寸比第一部件小的部件。例如，第一部件可以是功率晶体管，而第二部件可以是信号晶体管，诸如，制造功率晶体管的晶体管。

可选地，输入发生器包括电压源和信号发生器中的至少一项。

可选地，其中，第一部件包括二极管，并且其中，该至少一个输入包括电压输入。

可选地，第一部件包括电源开关，并且电路包括并联耦合到电源开关的晶体管和用于驱动晶体管的驱动器，其中，该至少一个输入包括用于控制驱动器的控制信号。

可选地，电气参量包括电压和电阻中的至少一项。

可选地，电路由来自半导体晶圆的至少一个管芯制成，并且第一和第二部件由相同的管芯制成。

可选地，传感器包括耦合到模数转换器的电流源。

可选地，III/V族半导体包括氮化镓。

可选地，其中，第一区域包括多个第一部件和多个第二部件。