可编程阻断型浪涌保护器件制造技术

本发明专利技术公开了一种可编程阻断型浪涌保护器件，包括第一、第二、第三晶体管、第一、第二及外部电阻构成串联结构的导通路径，其中，第一晶体管的漏极与模块输入端相连，源极与外部电阻的第一接入端相连，栅极与第二晶体管的源极相连；第二晶体管的漏极与模块输出端相连，源极与第三晶体管的漏极相连，栅极与第一晶体管的源极相连；第三晶体管的源极与外部电阻的第二接入端相连，栅极与第一、第二电阻分别相连；第一电阻的另一端与模块输入端相连，第二电阻的另一端与模块输出端相连。优点是：形成类似于可重置保险丝的可变电阻电路，可无限次重复阻断复位，可实现器件触发电流的可编程应用，提升阻断型浪涌保护器件应用的灵活性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体器件领域，具体涉及半导体浪涌保护器件的领域，为一种可编程阻断型浪涌保护器件。
技术介绍
电源浪涌或瞬态过压定义为电子线路中出现显著超出设计值的电压，它主要有雷击、电力线搭接、电力线感应、或者地弹。当浪涌足够高，瞬态过压可以对计算机、电话等电子设备造成严重的损害。它同样也会造成设备寿命减少。瞬态电压浪涌抑制器限制了电力浪涌耦合到设备的能量，从而保护电子设备不被损害。这类的产品包括，浪涌保护晶闸管、氧化物压敏电阻和雪崩二极管。这两种类型的器件都是并联在被保护电路，瞬态电流会从它们提供的并联通路流出。这类并联保护存在较多问题。它们包括：(1)与具体的浪涌类型有关，需要选择繁多的型号匹配；(2)会限制系统带宽(容性负载限制它们只能用于低带宽的应用)；(3)需要多个元件构成的复杂设计，导致高的失效率；(4)经常需要较大的空间；(5)针对保护设计方案而言，单位成本高。目前得益于不间断电源供应器(UPS)的引入，家用电脑、卫星接收和其他家庭应用设备的已经拥有更为安全的保护。但是，计算机和其他数据系统通过数据线与外部世界相连，这些数据线工作在非常低的电压信号而且非常敏感。不幸的是，由于并联保护存在的较多问题，目前的浪涌保护技术仍然不能给予这类系统足够的安全保证。结果是，众多公司在生产率降低和损害设备的修复上付出了昂贵的代价。阻断型浪涌保护器件(Blocking Surge Protector)，以下简称BSP,是一项颠覆性技术，它提供了一种全新的浪涌保护方法。与传统的旁路瞬态保护器将能量从负载转移的工作原理不同，BSP与负载串联，从而使它能够特定地保护单个负载。当它达到他的触发阈值后，它会改变状态，然后使浪涌重定向经气体放电管等初级防护通路流过，从而“阻断”进入被保护设备的瞬态浪涌。阻断型浪涌保护器件(BSP)的全新的浪涌保护原理解决了传统浪涌保护器件的存在问题：(1)能够适用多种的浪涌类型，不存在繁杂的选型；(2)串联应用，不影响系统带宽，可应用于高速数据系统的保护；(3)应用设计简单，降低保护设计的失效率；(4)同时实现过流过压防护，替代多个器件的功能，相应减小了空间占用；(5)针对保护设计方案而言，单位成本降低。基本的阻断型浪涌保护器件仍然是具有固定的触发阈值，适合确定的应用环境。如果能够实现器件触发阈值的外部可编程，将使一款型号的器件能够满足多种应用要求，大大提高了器件应用的灵活性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于为被保护系统提供一种可编程阻断型浪涌保护器件(BSP)，该器件通过采用阻断型浪涌保护器件阈值条件的外部可编程技术，实现器件工作条件的范围大大增加。本专利技术解决上述技术问题所采取的技术方案是：一种可编程阻断型浪涌保护器件，由耗尽型场效应晶体管和电阻构成，所述的浪涌保护器件包括第一耗尽型场效应晶体管、第二耗尽型场效应晶体管、第三耗尽型场效应晶体管、第一电阻、第二电阻及外部电阻构成串联结构的导通路径，其中，第一耗尽型场效应晶体管的漏极与模块输入端相连，源极与外部电阻的第一接入端相连，栅极与第二耗尽型场效应晶体管的源极相连；第二耗尽型场效应晶体管的漏极与模块输出端相连，源极与第三耗尽型场效应晶体管的漏极相连，栅极与第一耗尽型场效应晶体管的源极相连；第三耗尽型场效应晶体管的源极与外部电阻的第二接入端相连，栅极与第一电阻和第二电阻分别相连；第一电阻的另一端与模块输入端相连，第二电阻的另一端与模块输出端相连。所述三个耗尽型场效应晶体管在正常工作情况下均导通，整个电路模块表现为小电阻的“短路”状态，类似于熔丝正常工作下的特性；当输入端进入正向浪涌(即输出端进入负向浪涌)，所述第一耗尽型场效应晶体管及第三耗尽型场效应晶体管的漏源电阻增大，相互反馈形成夹断，最终输入端到输出端形成高阻状态，整个电路模块表现为高阻的“阻断”状态，类似于熔丝的熔断状态，从而“阻断”正向浪涌经过电路模块进入被保护系统。同理，当输入端进入负向浪涌(即输出端进入正向浪涌)时，所述第二耗尽型场效应晶体管及第三耗尽型场效应晶体管相互反馈形成夹断，“阻断”负向浪涌经过保护模块进入被保护系统。该电路模块从小电阻的“短路”状态到高阻的“阻断”状态的快速转变与流经该模块的电流有关，当电流增加到设定的阈值就会触发模块的状态转变，故引起电路从导通态到阻断态转变的阈值电流可定义为器件触发电流。当模块接入外部电阻时，外部电阻会影响所述第一耗尽型场效应晶体管及第三耗尽型场效应管的相互反馈，从而能够调整器件的触发电流It。当外部电阻为零时，器件具有最大的触发电流，随着外部电阻的增加，器件的触发电流不断减小，因此通过确定外部电阻的阻值从而实现器件的触发电流的可编程。在上述方案的基础上，作为本专利技术的一个改进，所述的浪涌保护器件还包括第三电阻，第三电阻并联于第三耗尽型场效应晶体管的源极和漏极之间，即连接第一耗尽型场效应晶体管的源极与第二耗尽型场效应晶体管的源极。第三电阻能够在第一耗尽型场效应晶体管或第二耗尽型场效应晶体管关断后，为它们的源极提供稳定的电位，避免该节点在双向浪涌保护器件(BSP)“阻断”状态下处于浮空，保证双向浪涌保护器件(BSP)在瞬态响应时不受该节点存储电荷的影响。在上述方案的基础上，作为本专利技术的又一个改进，所述的浪涌保护器件还包括第一反馈分压器及第二反馈分压器，均由多数个电阻构成，其中，第一反馈分压器及第二反馈分压器均并联于第三耗尽型场效应晶体管的漏极和外部电阻的第一接入端之间；第一反馈分压器的中间节点与第一耗尽型场效应晶体管的栅极相连；第二反馈分压器的中间节点与第二耗尽型场效应晶体管的栅极相连。利用所述反馈分压器减小了双向阻断型浪涌保护器件在“短路”状态下的串联电阻，降低了正常工作情况下双向浪涌保护器件(BSP)对被保护系统的信号电压及功耗的影响。在上述方案的基础上，第一反馈分压器由第四电阻和第五电阻串联构成，第四电阻与第五电阻之间为第一反馈分压器的中间节点；第二反馈分压器由第六电阻和第七电阻构成，第六电阻与第七电阻之间为第二反馈分压器的中间节点。在上述方案的基础上，所述的第一耗尽型场效应晶体管或第二耗尽型场效应晶体管为金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、结型场效应晶体管(JFET)或静电感应场效应晶体管(SIT)中的一种。在上述方案的基础上，所述的第一耗尽型场效应晶体管和第二耗尽型场效应晶体管均为金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。在上述方案的基础上，所述的第一耗尽型场效应晶体管和第二耗尽型场效应晶体管均为高压金属氧化物半导体场效应晶体管(HV MOSFET)。在上述方案的基础上，所述的第三耗尽型场效应晶体管为结型场效应晶体管(JFET)。在上述方案的基础上，所述浪涌保护器件的第一耗尽型场效应晶体管的导电沟道类型与第二耗尽型场效应晶体管的导电沟道类型相同，且均与第三耗尽型场效应晶体管的导电沟道类型相反。在上述方案的基础上，提供一种对第一、第二、第三耗尽型场效应晶体管类型及其导电沟道类型的具体方案，所述第一耗尽型场效应晶体管及第二耗尽型场效应晶体管均为耗尽型N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(NMOSFET)，进一步优选高压耗尽型N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(HV NMOSFET)，所述第三本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可编程阻断型浪涌保护器件，由耗尽型场效应晶体管和电阻构成，其特征在于：所述的浪涌保护器件包括第一耗尽型场效应晶体管(Q1)、第二耗尽型场效应晶体管(Q2)、第三耗尽型场效应晶体管(Q3)、第一电阻(R1)、第二电阻(R2)及外部电阻(Rex)构成串联结构的导通路径，其中，第一耗尽型场效应晶体管(Q1)的漏极与模块输入端(A)相连，源极与外部电阻(Rex)的第一接入端相连，栅极与第二耗尽型场效应晶体管(Q2)的源极相连；第二耗尽型场效应晶体管(Q2)的漏极与模块输出端(B)相连，源极与第三耗尽型场效应晶体管(Q3)的漏极相连，栅极与第一耗尽型场效应晶体管(Q1)的源极相连；第三耗尽型场效应晶体管(Q3)的源极与外部电阻(Rex)的第二接入端相连，栅极与第一电阻(R1)和第二电阻(R2)分别相连；第一电阻(R1)的另一端与模块输入端(A)相连，第二电阻(R2)的另一端与模块输出端(B)相连。

【技术特征摘要】
1.一种可编程阻断型浪涌保护器件，由耗尽型场效应晶体管和电阻构成，其特征在于：所述的浪涌保护器件包括第一耗尽型场效应晶体管(Q1)、第二耗尽型场效应晶体管(Q2)、第三耗尽型场效应晶体管(Q3)、第一电阻(R1)、第二电阻(R2)及外部电阻(Rex)构成串联结构的导通路径，其中，第一耗尽型场效应晶体管(Q1)的漏极与模块输入端(A)相连，源极与外部电阻(Rex)的第一接入端相连，栅极与第二耗尽型场效应晶体管(Q2)的源极相连；第二耗尽型场效应晶体管(Q2)的漏极与模块输出端(B)相连，源极与第三耗尽型场效应晶体管(Q3)的漏极相连，栅极与第一耗尽型场效应晶体管(Q1)的源极相连；第三耗尽型场效应晶体管(Q3)的源极与外部电阻(Rex)的第二接入端相连，栅极与第一电阻(R1)和第二电阻(R2)分别相连；第一电阻(R1)的另一端与模块输入端(A)相连，第二电阻(R2)的另一端与模块输出端(B)相连。2.根据权利要求1所述的可编程阻断型浪涌保护器件，其特征在于：所述的浪涌保护器件还包括第三电阻(R3)，该第三电阻(R3)并联于第三耗尽型场效应晶体管(Q3)的源极和漏极之间。3.根据权利要求1所述的可编程阻断型浪涌保护器件，其特征在于：所述的浪涌保护器件还包括第一反馈分压器(R)及第二反馈分压器(R’)，均由多数个电阻构成，其中，第一反馈分压器(R)及第二反馈分压器(R’)均并联于第三耗尽型场效应晶体管(Q3)的漏极和外部电阻(Rex)的第一接入端之间；第一反馈分压器(R)的中间节点与第一耗尽型场效应晶体管(Q1)的栅极相连；第二反馈分压器(R’)的中间节点与第二耗尽型场效应晶体管(Q2)的栅极相连。4.根据权利要求3所述的可编程阻断型浪涌保护器件，其特征在于：第一反馈分压器(R)由第四电阻(R4)和第五电阻(R5)串联构成...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶力，
申请(专利权)人：上海芯琦电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31