一种共源共栅氮化镓器件及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种新型的共源共栅氮化镓器件及其应用，包括硅器件和若干并联的氮化镓器件，所述硅器件与若干并联的氮化镓器件串联连接形成共源共栅结构；若干并联的氮化镓器件的源极均与硅器件的漏极相连接，若干并联的氮化镓器件的栅极均与硅器件的源极相连接，若干并联的氮化镓器件的漏极共接作为整个共源共栅氮化镓器件的漏极。本发明专利技术仅需使用一个驱动芯片，即可达到现有氮化镓器件两倍及以上的通流能力，从而可增大功率密度、提高系统效率和节省成本。

【技术实现步骤摘要】
一种共源共栅氮化镓器件及其应用
本专利技术属于宽禁带半导体器件领域，特别涉及一种新型的共源共栅氮化镓器件。
技术介绍
现有的600V及以上耐压的氮化镓器件，最大耐流均不超过70A。为了适应高频大功率的应用场合，并联氮化镓器件成为一种有效的选择，但其也存在一些问题：用于并联的氮化镓器件特性存在差异；PCB布线需要适当延长且难以实现完全对称；并联开关管的驱动信号之间有延时等等。这些因素可能会导致并联的氮化镓器件电流不均衡分布，甚至引起环流和电流振荡，影响并联的效果。另外，并联所需的驱动芯片数目也成倍增加，不仅提高了成本，还影响系统功率密度的提升。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种共源共栅氮化镓器件及其应用，以解决上述存在的技术问题。本专利技术的共源共栅氮化镓器件，可提高通流能力，增大功率密度，提高系统效率，同时也可节省成本；仅需使用一个驱动芯片，即可达到现有氮化镓器件2倍及以上的通流能力。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种共源共栅氮化镓器件，包括硅器件和若干并联的氮化镓器件，所述硅器件与若干并联的氮化镓器件串联连接形成共源共栅结构；若干并联的氮化镓器件的源极均与硅器件的漏极相连接，若干并联的氮化镓器件的栅极均与硅器件的源极相连接，若干并联的氮化镓器件的漏极共接作为整个共源共栅氮化镓器件的漏极。进一步的，所述氮化镓器件为耗尽型氮化镓晶体管。进一步的，耗尽型氮化镓晶体管的数目为N，N由硅器件的最大通流能力Imax_Si和耗尽型氮化镓晶体管的最大耐流值Imax_GaN共同决定，即N＝Imax_Si/Imax_GaN。进一步的，所述硅器件为一个低耐压的硅MOSFET，其漏源级击穿电压值应不超过耗尽型氮化镓器件的源栅极所能承受的最大电压值(一般为35V)。进一步的，硅器件的栅极与源极之间连接一个驱动芯片。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：现有的共源共栅型氮化镓器件，是一个硅器件+一个耗尽型氮化镓器件。本专利技术提出的新型共源共栅氮化镓器件，是一个硅器件+多个并联的耗尽型氮化镓器件。所以只要硅器件的通流能力足够大，整个新型共源共栅器件的通流能力也会成倍提升，同时可增大功率密度，提高系统效率。相比于直接并联氮化镓器件以实现大电流应用的方案，本专利技术仅需使用一个驱动芯片，通过仿真验证，其可达到现有氮化镓器件两倍及以上的通流能力，可增大功率密度、提高系统效率和节省成本。附图说明图1为本专利技术的一种共源共栅氮化镓器件的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术做详细说明。参考图1，本专利技术提出一种共源共栅氮化镓器件，可用作通断开关，包括：一个低耐压的硅MOSFETM1和若干并联的耗尽型氮化镓晶体管(N1、N2、N3……NN)，硅MOSFETM1和若干并联的耗尽型氮化镓晶体管串联连接。并联的氮化镓晶体管数目为N，N由硅器件的最大通流能力Imax_Si和耗尽型氮化镓晶体管的最大耐流值Imax_GaN共同决定，即N＝Imax_Si/Imax_GaN；N取Imax_Si/Imax_GaN比值的整数。并联的耗尽型氮化镓晶体管N1～NN的源极共同连接到硅MOSFETM1的漏极，耗尽型氮化镓晶体管N1～NN的栅极共同连接到硅MOSFETM1的源极，耗尽型氮化镓晶体管N1～NN的漏极共接，连接到整个共源共栅器件的漏极。工作原理：硅MOSFETM1控制着并联的耗尽型氮化镓晶体管同时开断。当硅MOSFETM1开通时，其漏源极电压减小到0V。由图1可知，硅MOSFETM1的漏源极电压等于耗尽型氮化镓晶体管的源栅极电压，即此时并联的氮化镓晶体管的栅源极电压变为0，故氮化镓晶体管全部开通，从而整个共源共栅器件开通。当硅MOSFETM1关断时，其漏源极电压上升，即耗尽型氮化镓晶体管的栅源极电压下降，当低于其开通阈值时，并联的氮化镓晶体管全部关断，整个共源共栅器件也随之关断。本专利技术仅在硅MOSFETM1的栅极与源极之间连接一个驱动芯片，通过该驱动芯片使硅MOSFETM1导通，进而就能够使整个共源共栅器件工作。本专利技术一种共源共栅氮化镓器件可以用作通断开关。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种共源共栅氮化镓器件，其特征在于，包括硅器件和若干并联的氮化镓器件，所述硅器件与若干并联的氮化镓器件串联连接形成共源共栅结构；若干并联的氮化镓器件的源极均与硅器件的漏极相连接，若干并联的氮化镓器件的栅极均与硅器件的源极相连接，若干并联的氮化镓器件的漏极共接作为整个共源共栅氮化镓器件的漏极。

【技术特征摘要】
1.一种共源共栅氮化镓器件，其特征在于，包括硅器件和若干并联的氮化镓器件，所述硅器件与若干并联的氮化镓器件串联连接形成共源共栅结构；若干并联的氮化镓器件的源极均与硅器件的漏极相连接，若干并联的氮化镓器件的栅极均与硅器件的源极相连接，若干并联的氮化镓器件的漏极共接作为整个共源共栅氮化镓器件的漏极。2.根据权利要求1所述的一种共源共栅氮化镓器件，其特征在于，所述氮化镓器件为耗尽型氮化镓晶体管。3.根据权利要求2所述的一种共源共栅氮化镓器件，其特征在于，耗尽型氮化镓晶体管的数目为N，N由硅器件的最大通流能力Imax_Si和耗尽型氮化镓晶体管...

【专利技术属性】
技术研发人员：卓放，朱田华，王丰，王海林，贺鑫露，史书怀，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61