一种GaNHEMT器件的高频无损逐周期电流检测电路制造技术

本发明专利技术公开一种GaNHEMT器件的高频无损逐周期电流检测电路，涉及氮化镓基第三代宽禁带半导体领域，包括GaN HEMT器件器件电路、电流源电路、动态导通电阻提取电路和运放差分电路，可通过探测器件漏极电压推算得到，通过器件漏源极的高频电流，省去了电流探测器，避免了电流探测器带来的损耗，减小了电路环路面积。该方法还能有效地将GaN HEMT器件的自热效应及其独有的俘获效应解嵌，从而获得高精度的电流探测结果，能够广泛地运用于高频功率电子线路中。线路中。线路中。

【技术实现步骤摘要】
一种GaNHEMT器件的高频无损逐周期电流检测电路


[0001]本专利技术涉及氮化镓基第三代宽禁带半导体领域，具体涉及一种GaNHEMT器件的高频无损逐周期电流检测电路。

技术介绍

[0002]基于GaN HEMT器件的电流采样都存在一些缺陷，例如现有最常用的一种简易电流检测方式，如图3所示，该方法在传统Si基或SiC基MOSFET中影响较小，因为传统Si基或SiC基MOSFET的栅极耐压一般在20V以上，阈值电压在2
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4V左右，因而其栅极驱动电压常在12V左右，R1上的压降对栅极驱动几乎无影响，只会增加一部分开通损耗。而GaN HEMT器件的栅极耐压一般仅在7V左右，阈值电压仅在1.5V左右，因而其栅极驱动电压常在5V左右，此时R1的压降可能对栅极驱动产生显著影响，严重时可能导致HEMT器件退出饱和区，大大增加HEMT器件的工作损耗，影响HEMT器件的工作可靠性；另一种现有方式如申请号：201510135784.3的专利文件所示，该方法运用于传统Si基或SiC基MOSFET中，通过检测漏极电压，再由检测得到的漏极电压除以已知的导通电阻来推算出此时通过Q1的导通电流。这种方法需要设定一个已知的导通电阻，但是实际上这个导通电阻随漏极导通电流和温度也是会变化的，因此，这种检测方法在实际工作中可能存在较大的偏差。另外，不同于传统Si基或SiC基MOSFET，GaN HEMT器件的导通电阻由于俘获效应导致除了温度和电流之外，还存在比如漏极电压、工作频率和工作占空比三个因素的影响。

技术实现思路
r/>[0003]本专利技术的目的在于提供一种GaNHEMT器件的高频无损逐周期电流检测电路，可通过探测器件漏极电压推算得到，通过器件漏源极的高频电流，省去了电流探测器，避免了电流探测器带来的损耗，减小了电路环路面积。该方法还能有效地将GaN HEMT器件的自热效应及其独有的俘获效应解嵌，从而获得高精度的电流探测结果，能够广泛地运用于高频功率电子线路中。
[0004]一种GaNHEMT器件的高频无损逐周期电流检测电路，包括GaN HEMT器件器件电路、电流源电路、动态导通电阻提取电路和运放差分电路，所述GaN HEMT器件器件电路中包括第一GaN HEMT器件和第二GaN HEMT器件，所述第一GaN HEMT器件和第二GaN HEMT器件的源极相连，其中第一GaN HEMT器件的漏极直接与电流源电路中的电压源相连，第二GaN HEMT器件的漏极通过无感电阻与电压源相连；所述动态导通电阻提取电路包括两条由若干二极管串联组成的支路，其中支路一连接在电流源电路中A点和运放差分电路中运算放大器的同向输入端之间，支路二连接在在电流源电路中B点和运放差分电路中运算放大器的反向输入端之间，所述二极管的阳极端连接有稳压管，支路一上的两个C点和支路二上的两个D点都连接有恒流源。
[0005]优选的，所述第一GaN HEMT器件和第二GaN HEMT器件的栅极和漏极距离对称，并
相邻着安装在同一个散热基板上。
[0006]优选的，所述第一GaN HEMT器件和第二GaN HEMT器件关态时的漏极电压一致。
[0007]优选的，所述无感电阻的阻值大于欧姆。
[0008]优选的，所述运放差分电路包括一个高速运算放大器，高速运算放大器的输出端连接有一个电容。
[0009]优选的，所述支路一和支路二中得所有二极管都是同型号的高压小电流二极管。
[0010]本专利技术的优点在于：1、采用测量漏极导通电压替代测量源极导通电压来提取通过GaN HEMT器件的导通电流，避免了采样电流所带来的额外损耗，同时还避免了源极采样电压对栅驱动的影响，大大增强HEMT器件的工作可靠性。
[0011]2、采用双HEMT器件封装，两个器件对称封装在一起，栅极和漏极距离对称，使驱动能够同步，源极相连并共同安装在同一个散热基板上，使两个HEMT器件的温度一致；再者，两个HEMT器件关态时的漏极电压一致，使漏极电压导致的俘获效应和动态导通电阻增大的现象一致；另外，两个HEMT器件的其中一个导通时流过大电流，另外一个几乎无电流。因此，这两个HEMT器件唯一的区别就是它们的电流不同，其它方面都一样。
[0012]3、采用了动态导通阻抗的提取方法，但是，与传统动态导通阻抗的提取方法显著不同的地方是，这里采用了差分法将两个HEMT器件的差值提取出来，使该差值电压仅与电流相关，从而提取出HEMT器件的导通电流。
[0013]附图说明
[0014]图1为本专利技术的电路原理图；图2为本专利技术中GaN HEMT器件封装结构示意图；图3为现在常用的简易电流检测方式示意图；图4为另一种常用的简易电流检测方式示意图；其中，01、 GaN HEMT器件电路，02、电流源电路，03、动态导通电阻提取电路，04、运放差分电路，101、第一GaN HEMT器件，102、第二GaN HEMT器件，103、电压源，104、无感电阻，105、二极管，106、恒流源。
[0015]具体实施方式
[0016]为使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本专利技术。
[0017]如图1至图4所示，一种GaNHEMT器件的高频无损逐周期电流检测电路，包括GaN HEMT器件器件电路01、电流源电路02、动态导通电阻提取电路03和运放差分电路04，所述GaN HEMT器件器件电路01中包括第一GaN HEMT器件101和第二GaN HEMT器件102，所述第一GaN HEMT器件101和第二GaN HEMT器件102的源极相连，其中第一GaN HEMT器件101的漏极直接与电流源电路02中的电压源103相连，第二GaN HEMT器件103的漏极通过无感电阻104与电压源103相连；
所述动态导通电阻提取电路03包括两条由若干二极管105串联组成的支路，其中支路一连接在电流源电路02中A点和运放差分电路04中运算放大器的同向输入端之间，支路二连接在在电流源电路02中B点和运放差分电路04中运算放大器的反向输入端之间，所述二极管105的阳极端连接有稳压管107，支路一上的两个C点和支路二上的两个D点都连接有恒流源106。采用测量漏极导通电压替代测量源极导通电压来提取通过GaN HEMT器件的导通电流，避免了采样电流所带来的额外损耗，同时还避免了源极采样电压对栅驱动的影响，大大增强HEMT器件的工作可靠性。
[0018]所述第一GaN HEMT器件101和第二GaN HEMT器件102的栅极和漏极距离对称，并相邻着安装在同一个散热基板上。使两个GaN HEMT器件的温度一致。
[0019]所述第一GaN HEMT器件101和第二GaN HEMT器件102关态时的漏极电压一致。使漏极电压导致的俘获效应和动态导通电阻增大的现象一致；另外，第一GaN HEMT器件101和第二GaN HEMT器件102的其中一个导通时流过大电流，另外一个几乎无电流。因此，这两个GaN HEMT本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种GaNHEMT器件的高频无损逐周期电流检测电路，其特征在于，包括GaN HEMT器件器件电路（01）、电流源电路（02）、动态导通电阻提取电路（03）和运放差分电路（04），所述GaN HEMT器件器件电路（01）中包括双管并列的第一GaN HEMT器件（101）和第二GaN HEMT器件（102），所述第一GaN HEMT器件（101）和第二GaN HEMT器件（102）的源极相连，其中第一GaN HEMT器件（101）的漏极直接与电流源电路（02）中的电压源（103）相连，第二GaN HEMT器件（103）的漏极通过无感电阻（104）与电压源（103）相连；所述动态导通电阻提取电路（03）包括两条由若干二极管（105）串联组成的支路，其中支路一连接在电流源电路（02）中A点和运放差分电路（04）中运算放大器的同向输入端之间，支路二连接在在电流源电路（02）中B点和运放差分电路（04）中运算放大器的反向输入端之间，所述二极管（105）的阳极端连接有稳压管（107），支路一上的两个C点和支路二上的两个D点都连接有恒流源...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷建明，
申请(专利权)人：南京工业职业技术大学，
类型：发明
国别省市：