[发明专利]一种耗尽型功率电路及级联型漏电流匹配电路

说明书

本发明提供一种耗尽型功率电路及级联型漏电流匹配电路，属于电子技术领域，耗尽型功率电路包括：四个耗尽型功率器件，第二耗尽型功率器件的漏极与第一耗尽型功率器件的漏极连接，源极与第一耗尽型功率器件的源极连接，栅极与第四耗尽型功率器件的源极连接；第三耗尽型功率器件的源极与第一耗尽型功率器件的栅极连接，漏极与第四耗尽型功率器件的源极连接，栅极与第三耗尽型功率器件的源极短接；第四耗尽型功率器件的漏极与第一耗尽型功率器件的源极连接，栅极与第四耗尽型功率器件的源极短接；耗尽型功率电路能与各种Si MOS器件搭配使用，形成级联型结构，并实现级联型漏电流匹配电路的漏电流平衡，提高了电路的稳定性。

技术领域

本发明涉及电子领域，特别是涉及一种耗尽型功率电路及级联型漏电流匹配电路。

背景技术

GaN(氮化镓)是第三代半导体材料，由于其禁带宽度是硅的3倍，击穿电场是硅的10倍，使GaN功率器件在与传统硅功率器件相比时，具有开关速度更快、导通电阻更低、芯片面积更小、损耗和发热更少、能源转换效率更高等显著特点，广泛适用于电源适配器、工业电源和汽车电子等领域。

GaN功率器件一般分耗尽型(Depletion Mode，D-Mode)和增强型(EnhancementMode，E-Mode)两种，其中耗尽型器件常态是开通，需要加负压关断，增强型器件常态是关断，需要加正压开通。D-Mode GaN功率器件电流能力强，可靠性高，反向导通压降小，但需要负压关断，一般需要和低压硅MOSFET(以下简称Si MOS)器件级联使用形成常闭特性(如图1所示)。

现有的电路结构中，由于耗尽型氮化镓器件D-Mode GaN和Si MOS器件各自工艺制程、漏电特性、温度对漏电流影响、D-Mode GaN器件的实际关断驱动电压不尽相同，以及应用端器件选型的多种多样，D-Mode GaN器件与Si MOS器件的漏电流很难维持相等。当两者漏电流不等时，会在很多应用中存在问题：

如图2(a)所示，当D-Mode GaN的漏电流I_dss1大于Si MOS器件Q0的漏电流I_dss0时：(1)器件关态下，I_dss1I_dss0，那么D-Mode GaN的漏电流I_dss1会一直给结电容(具体为Si MOS的Cgd1和Cds1以及D-Mode GaN的Cgs2)充电荷，Si MOS的Vds0(Vds0为Si MOS的Drain-Source两端电压)会一直上升，到下个开通时刻，Si MOS(Q0)的Vds0会升得比较高，导致开通损耗及发热大大增加，系统效率降低；(2)在一些工况下(例如待机、空载/轻载等)，器件存在持续较长时间关断状态，Si MOS的Vds0会持续上升；如果Si MOS在额定电压(例如30V的Si MOS器件额定电压就是30V)下的漏电流依然小于D-Mode GaN器件的漏电流，那Si MOS(Q0)的电压Vds0会升至高于其额定电压，甚至会发生雪崩，这给Si MOS(Q0)的电压应力、可靠性、工作寿命造成很大的风险。