半导体器件制造技术

本实用新型专利技术涉及半导体器件。所述半导体器件包括：第一晶体管；第二晶体管；电容器，其中所述电容器、所述第一晶体管和所述第二晶体管以串联方式电耦接；第一控制电路，所述第一控制电路耦接至所述第一晶体管的控制端子并且被配置为在第一时间周期期间保持所述第一晶体管处于非导电状态；以及第二控制电路，所述第二控制电路耦接至所述第二晶体管的控制端子并且被配置为在所述第一时间周期期间开关所述第二晶体管。本实用新型专利技术解决的一个技术问题是降低过热。本实用新型专利技术实现的一个技术效果是提供一种改进的半导体器件。

【技术实现步骤摘要】
半导体器件要求本国优先权本申请要求AjayKarthikHARI和BryanMCCOY专利技术的于2016年3月29日提交的名称为“ACTIVECLAMPSOFTSTART”(有源钳位软启动)的美国临时申请No.62/314,780的权益，且该申请以引用方式并入本文，并且据此要求其对共同主题的优先权。
本技术整体涉及半导体器件，并且更具体地讲，涉及有源钳位电源转换器。
技术介绍
半导体器件在现代电子产品中很常见。电子部件中半导体器件的数量和密度各不相同。半导体器件可执行多种多样的功能，诸如模数信号处理、传感器、电磁信号的发送和接收、电子器件控制、功率管理以及音频/视频信号处理。分立半导体器件通常包含一种类型的电子部件，例如，发光二极管(LED)、小信号晶体管、电阻器、电容器、电感器、二极管、整流器、晶闸管以及功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。集成半导体器件通常包括数百至数百万的电子部件。集成半导体器件的例子包括微控制器、专用集成电路(ASIC)、电源转换、标准逻辑、放大器、时钟管理、存储器、接口电路以及其他信号处理电路。电源转换电路将输入电压(AC或DC)转换至第二经调节的直流(DC)输出电压。经调节的DC输出电压通常具有不同于输入电压的值。电源转换电路用于以DC工作电压发挥作用的从交流(AC)源获得其功率的任何电子器件。例如，插入至AC壁式插座中的电视机使用电源转换器来将AC电源转换成用于电视机中的电子部件的DC工作电势。电源转换电路也通常用于对移动装置(例如，蜂窝电话和膝上型计算机)的电池进行充电。在施加AC或DC输入电压时的初始通电期间，随着系统从零输出电压转变为稳态调节工作，电源转换电路的部件经历多个瞬时状态或条件。通电期间的瞬时状态可对电源转换电路的电子部件造成应力。软启动电路通常在电源转换器中用于限制瞬时状态的范围并减小通电期间对部件的应力，即，软启动电路将电源转换器从零输出电压缓慢带到稳态调节模式。电源转换器可以按许多构造实施。例如，固定频率反激、准谐振反激和有源钳位反激是电源转换器电路的几种类型。这些反激电源转换器全都得益于软启动电路，但每种拓扑结构具有个性化要求。实施软启动的一种方式是使电感器/变压器电流极限以对于开关功率晶体管的固定工作频率和可变脉冲宽度从较小值(其限制部件瞬时条件的范围)缓慢升高至较大值，直到达到最终经调节的DC输出电压。电流极限的缓慢升高会产生单调输出电压斜坡。以对于开关功率晶体管的固定工作频率和可变脉冲宽度提升的电感器/变压器电流足以解决许多软启动应用。然而，有源钳位反激转换器表现出必须解决才能获得最佳软启动保护的多个推动因素。具体地讲，有源钳位反激转换器具有若干不同启动时间周期，这些启动时间周期易受穿过堆叠式功率晶体管的击穿电流的影响，如果控制不当，会造成过热。启动期间的过热可能会随时间推移而使部件劣化并降低可靠性，从而缩短电源转换器失效之间的平均时间。
技术实现思路
本技术解决的一个技术问题是降低过热。根据本技术的一个方面，提供一种半导体器件，包括：第一晶体管；第二晶体管；电容器，其中所述电容器、所述第一晶体管和所述第二晶体管以串联方式电耦接；第一控制电路，所述第一控制电路耦接至所述第一晶体管的控制端子并且被配置为在第一时间周期期间保持所述第一晶体管处于非导电状态；以及第二控制电路，所述第二控制电路耦接至所述第二晶体管的控制端子并且被配置为在所述第一时间周期期间开关所述第二晶体管。根据一个实施例，所述第二控制器被配置为在所述第一时间周期期间使所述第二晶体管的开关频率提升。根据一个实施例，所述第一控制电路和所述第二控制电路被配置为在所述第一时间周期之后的第二时间周期期间基于振荡器信号来分别开关所述第一晶体管和所述第二晶体管。根据一个实施例，所述第二控制器被配置为使所述第二晶体管的开关频率在所述第一时间周期期间以第一变化率并在所述第二时间周期期间以第二变化率提升。根据一个实施例，所述第二变化率低于所述第一变化率。根据本技术的一个方面，提供一种半导体器件，包括：输入电压电路节点；接地电压电路节点；第一电容器；第一晶体管；第二晶体管，其中所述第一电容器、所述第一晶体管和所述第二晶体管以串联方式电耦接在所述输入电压电路节点与所述接地电压电路节点之间，且在所述第一晶体管与所述第二晶体管之间具有第一电路节点；包括初级绕组的变压器，其中所述初级绕组与所述第一电容器和所述第一晶体管以并联方式电耦接；第一控制电路，所述第一控制电路耦接至所述第一晶体管的控制端子并且被配置为在第一时间周期期间保持所述第一晶体管处于非导电状态；第二控制电路，所述第二控制电路耦接至所述第二晶体管的控制端子并且被配置为在所述第一时间周期期间开关所述第二晶体管；第二电路节点，所述第二电路节点包括耦接至所述第二控制电路的电压输入的工作电压电势；二极管，所述二极管包括耦接至所述第二电路节点的所述二极管的阳极以及在第三电路节点处耦接至所述第一控制电路的电压输入的所述二极管的阴极；以及第二电容器，所述第二电容器耦接在所述第一电路节点与所述第三电路节点之间。根据一个实施例，所述第二控制器被配置为在所述第一时间周期期间使所述第二晶体管的开关频率提升。根据一个实施例，所述第一控制电路和所述第二控制电路被配置为在所述第一时间周期之后的第二时间周期期间基于振荡器信号来分别开关所述第一晶体管和所述第二晶体管。根据一个实施例，所述第二控制器被配置为使所述第二晶体管的开关频率在所述第一时间周期期间以第一变化率并在所述第二时间周期期间以第二变化率提升。根据一个实施例，所述第二变化率低于所述第一变化率。本技术实现的一个技术效果是提供一种改进的半导体器件。附图说明图1示出了ACF电源转换器的示意图和方框图；图2示出了ACF电源转换器的另一个实施方案；图3示出了ACF电源转换器的相关节点的时序波形曲线图；图4示出了功率晶体管的内部寄生参量；以及图5示出了功率晶体管的VDS与电容的曲线图。具体实施方式下文参照附图描述了一个或多个实施方案，其中类似的数字表示相同或相似的元件。虽然按照实现某些目标的最佳模式描述了附图，但描述旨在涵盖可包括在本公开的实质和范围内的替代形式、修改形式和等同形式。如本文使用的术语“半导体管芯”兼指该词语的单数形式和复数形式，并且相应地，可同时涉及单个半导体器件和多个半导体器件。图1是有源钳位反激(ACF)电源转换器100的示意图和方框图。ACF电源转换器100在半导体管芯上实施并且用电连接至临界电路节点的包封体和外部引线封装。DC输入电压VIN被施加在作为半导体封装的第一外部引线的端子102处，所述端子耦接至电感器104的第一端子。电感器104是变压器108的输入侧或初级侧，并且电感器106是变压器的输出侧或次级侧(以极性点110示出)。由电容器112中的变压器108重新捕获从功率晶体管114的源极到漏极的能量。功率晶体管114的源极在节点118处耦接至功率晶体管116的漏极。功率晶体管116的源极通过电阻器120耦接至供电端子121，所述供电端子作为在接地电势下工作的半导体封装的第二外部引线。因此，功率晶体管114-116被布置成堆叠构造，每者均在另一者的导电路径中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件，其特征在于包括：第一晶体管；第二晶体管；电容器，其中所述电容器、所述第一晶体管和所述第二晶体管以串联方式电耦接；第一控制电路，所述第一控制电路耦接至所述第一晶体管的控制端子并且被配置为在第一时间周期期间保持所述第一晶体管处于非导电状态；以及第二控制电路，所述第二控制电路耦接至所述第二晶体管的控制端子并且被配置为在所述第一时间周期期间开关所述第二晶体管。

【技术特征摘要】
2016.03.29 US 62/314,780;2016.09.15 US 15/266,0051.一种半导体器件，其特征在于包括：第一晶体管；第二晶体管；电容器，其中所述电容器、所述第一晶体管和所述第二晶体管以串联方式电耦接；第一控制电路，所述第一控制电路耦接至所述第一晶体管的控制端子并且被配置为在第一时间周期期间保持所述第一晶体管处于非导电状态；以及第二控制电路，所述第二控制电路耦接至所述第二晶体管的控制端子并且被配置为在所述第一时间周期期间开关所述第二晶体管。2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中第二控制器被配置为在所述第一时间周期期间使所述第二晶体管的开关频率提升。3.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述第一控制电路和所述第二控制电路被配置为在所述第一时间周期之后的第二时间周期期间基于振荡器信号来分别开关所述第一晶体管和所述第二晶体管。4.根据权利要求3所述的半导体器件，其中所述第二控制器被配置为使所述第二晶体管的开关频率在所述第一时间周期期间以第一变化率并在所述第二时间周期期间以第二变化率提升。5.根据权利要求4所述的半导体器件，其中所述第二变化率低于所述第一变化率。6.一种半导体器件，其特征在于包括：输入电压电路节点；接地电压电路节点；第一电容器；第一晶体管；第二晶体管，其中所述第一电容器、所述第一晶体管和所述第二晶体管以串联...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·W·麦考伊，A·K·哈利，
申请(专利权)人：半导体元件工业有限责任公司，
类型：新型
国别省市：美国,US