控制至少两个晶体管的方法和包括至少两个晶体管的装置制造方法及图纸

技术编号:17798100 阅读:70 留言:0更新日期:2018-04-25 21:37
建议了一种包括至少两个晶体管的装置,每个晶体管都包括电流路径和控制端子,其中,至少两个晶体管的电流路径并联布置,其中,至少两个晶体管的控制端子经由至少一个电压降部件而被连接至控制节点。此外,提供了一种有效地控制至少两个晶体管的方法。

【技术实现步骤摘要】
控制至少两个晶体管的方法和包括至少两个晶体管的装置
本公开的实施例涉及至少两个晶体管的有效切换。
技术实现思路
第一实施例涉及一种包括至少两个晶体管的装置,每个晶体管都包括电流路径和控制端子,-其中,至少两个晶体管的电流路径并联布置,-其中,至少两个晶体管的控制端子经由至少一个电压降部件连接至控制节点。第二实施例涉及一种用于控制至少两个晶体管的方法,其中,每个晶体管都包括电流路径和控制端子,其中,至少两个晶体管的电流路径并联布置,其中,至少两个晶体管的控制端子经由至少一个电压降部件连接至控制节点,所述方法包括:-向控制节点施加控制信号以顺次切换至少两个晶体管。附图说明参考附图示出并说明实施例。附图用于示出基本原理,使得仅示出用于理解基本原理所必需的方面。附图不是按比例绘制的。在附图中,相同的附图标记表示相似的特征。图1示出了包括栅极端子、漏极端子和源极端子的示例性部件,其允许顺次切换两个MOSFET;图2示出了包括四个MOSFET的示例性部件,该四个MOSFET并联布置并且经由被施加于部件的栅极端子的单个控制信号而被顺次控制;图3示出了MOSFET的可视化导通特性,特别是米勒(Miller)平台;图4是基于图1所示的电路的替选电路图,其特别地支持仅激活MOSFETM2的动态模式、仅激活MOSFETM1的静态模式以及激活MOSFETM1和M2两者的静态模式;图5示出了图4的电路中的电压和电流的信号图,其中,在动态模式下,栅极端子至少部分地利用关断持续时间总计100μs的振荡信号来被控制;图6示出了图4的电路中的电压和电流的信号图,其中,在动态模式下,栅极端子至少部分地利用关断持续时间总计10μs的振荡信号来被控制。具体实施方式存在利用彼此并联布置或连接的MOSFET的效应的许多应用。控制MOSFET使得不是所有MOSFET都同时切换(导通或关断)也是一个动机。可以控制并联布置的MOSFET中的至少两个,使得它们一个接一个地顺次切换(导通或关断)。这允许在导通持续时间或关断持续时间期间控制米勒(Miller)平台,并且允许保持MOSFET的安全工作区域(SOA)。然而,为了单独地控制MOSFET,MOSFET的栅极可能必须被不同地控制。为了单独地控制若干个MOSFET,可以生成栅极信号并将其提供给每个MOSFET的栅极。这可能需要用于每个MOSFET的栅极驱动器、栅极连接、栅极引脚和栅极接合线。然而,附加部件会产生附加空间并且因此导致附加成本和额外的负担。根据本文提供的示例,可以使用单个栅极信号来控制多于一个的MOSFET。因此,特别地,可以经由这样的栅极信号来有效地控制并联布置的若干个MOSFET。这种方法使得能够降低电路的总体成本。作为另一优点,可以在壳体和/或集成电路内实现彼此并联布置的若干个MOSFET。图1示出了包括栅极端子101、漏极端子102和源极端子103的示例性部件100。栅极端子101经由二极管D1连接至MOSFETM2的栅极,其中二极管D1的阴极指向MOSFETM2的栅极。二极管D2被布置成与二极管D1反并联,即二极管D2的阴极指向栅极端子101。栅极端子101连接至MOSFETM1的栅极。MOSFETM1的漏极连接至漏极端子102,并且MOSFETM1的源极连接至源极端子103。MOSFETM2的漏极连接至漏极端子102,并且MOSFETM2的源极连接至源极端子103。与MOSFETM1的栅极处的电位相比,在MOSFETM2的栅极处,彼此反并联布置的二极管D1和D2导致总计0.7V的电压差。因此,施加于栅极端子101的电压使得能够控制两级导通:第一级是MOSFETM1,并且在增加0.7V之后,导通MOSFETM2。图3示出了MOSFET的可视化导通特性,特别是米勒平台的图。如果MOSFET的栅极由电流源充电,则MOSFET的栅极-源极电压基本保持在所谓的米勒平台上其中,其中,IDS是漏极-源极电流,Vth是MOSFET的阈值电压,W是MOSFET的沟道的宽度,L是MOSFET的沟道的长度,μ是电子迁移率[m2/(Vs)],Cox是氧化物电容,以及K是单个MOSFET器件参数[A/V2]。因此,在t=0与t=t1之间的第一阶段中,MOSFET尚未被激活,这是因为MOSFET的栅极-源极电容需要被充电直到达到阈值电压VG_Miller为止。当达到阈值电压VG_Miller时,漏极-源极路径被激活,并且漏极-源极电容放电。这产生也称为米勒平台的平衡。米勒平台存在有限的时间段,即在图3的示例中直到t=t2为止。MOSFETM1的栅极与MOSFETM2的栅极之间的电压降在处于高于阈值电压V阈值的电压处的MOSFETM1的栅极处产生电压VG1,并且在处于低于阈值电压V阈值的电压处的MOSFETM2的栅极处产生电压VG2,即VG1>V阈值>VG2。这导致MOSFETM2保持关断而MOSFETM1导通。通过进一步增大施加于栅极端子101的电压,MOSFETM2的栅极处的电压VG2进一步增大到高于阈值电压V阈值,即VG1>VG2>V阈值并且MOSFETM2也被导通。注意,该效应相应地适用于顺次关断MOSFETM1和M2,即降低栅极端子101处的电压,-使得电压VG2低于阈值电压V阈值导致MOSFETM2被关断;-并且进一步使得电压VG1低于阈值电压V阈值导致MOSFETM1也被关断。还应注意,图1所示的示例性布置可以应用于多于两个的MOSFET。与MOSFETM1相比,反并联的二极管D1和D2在MOSFETM2的栅极处提供电压降。反并联的二极管D1和D2是实现这样的电压降的一个示例性布置。可以使用任何其它电压降部件。此外,可以在栅极端子101与相应MOSFET(在图1中:M1和/或M2)的栅极之间的路径中设置多于一个的电压降部件。因此,可以如图1所示并联布置k个MOSFET,其中,至少k-1个MOSFET经由这样的至少一个电压降部件与栅极端子101连接。换句话说,(栅极端子101与相应MOSFET的栅极之间的)一个控制路径可以不具有电压降部件,而所有其它k-1个控制路径具有特别为每个控制路径提供不同电压降的电压降部件。图2示出了包括并联布置的四个MOSFET201至204的示例性部件200。如关于图1所示和所说明的,MOSFET连接至栅极端子211、漏极端子212和源极端子213。MOSFET202至204的每个栅极都经由电压降部件205至207连接至栅极端子211。电压降部件205可以包括如图1所示的两个反并联二极管。电压降部件206可以包括具有相同取向的两个二极管的串联连接,与此相对,布置了两个二极管的反并联串联连接,从而提供了总计2*0.7V=1.4V的电压降。相应地,电压降部件207可以包括具有相同取向的三个二极管的串联连接,与此相对,布置了三个二极管的反并联串联连接,从而提供了总计3×0.7V=2.1V的电压降。这允许对MOSFET201至204进行单独的多级控制。电压降部件也可以被认为是延迟部件:当电压被提供给延迟部件时,在提供额外的电压量之后,使用该延迟部件的MOSFET被导通。如果以预定的增加率提供电压,则这导致取本文档来自技高网...
控制至少两个晶体管的方法和包括至少两个晶体管的装置

【技术保护点】
一种包括至少两个晶体管的装置,所述至少两个晶体管中的每个晶体管包括电流路径和控制端子,‑其中,所述至少两个晶体管的电流路径并联布置,‑其中,所述至少两个晶体管的控制端子经由至少一个电压降部件而被连接至控制节点。

【技术特征摘要】
2016.10.14 US 15/294,0591.一种包括至少两个晶体管的装置,所述至少两个晶体管中的每个晶体管包括电流路径和控制端子,-其中,所述至少两个晶体管的电流路径并联布置,-其中,所述至少两个晶体管的控制端子经由至少一个电压降部件而被连接至控制节点。2.根据权利要求1所述的装置,其中,所述至少两个晶体管中至少之一的控制端子在没有电压降部件的情况下被直接连接至所述控制节点。3.根据权利要求1所述的装置,其中,所述至少两个晶体管的控制端子经由所述至少一个电压降部件而被连接至所述控制节点,使得不同的电压降适用于所述控制节点与所述至少两个晶体管的控制端子之间的控制路径。4.根据权利要求1所述的装置,其中,所述电压降部件包括以下部件中的至少一个:-二极管,-电阻器,-肖特基二极管,-聚合物二极管,-齐纳二极管,-至少一个二极管的串联连接。5.根据权利要求1所述的装置,其中,所述电压降部件包括:-包括至少一个第一二极管的第一串联连接,其中,所述至少一个第一二极管以第一取向布置,以及-包括至少一个第二二极管的第二串联连接,其中,所述至少一个第二二极管以第二取向布置,-其中,所述第一串联连接和所述第二串联连接并联布置,以及-其中,所述第一取向和所述第二取向彼此反并联。6.根据权利要求5所述的装置,其中,所述电压降部件还包括:-至少一个电阻器,其与所述第一串联连接和所述第二串联连接并联布置。7.根据权利要求6所述的装置,包括用于经由所述控制节点驱动所述至少两个晶体管的驱动电路,-其中,在动态模式下,向所述控制节点施加振荡信号,以及-其中,在静态模式下,向所述控制节点施加静态信号。...

【专利技术属性】
技术研发人员:韦利·卡塔尔斯特凡·多纳特
申请(专利权)人:英飞凌科技股份有限公司
类型:发明
国别省市:德国,DE

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