耐高电压的场效应功率晶体管固体组件制造技术

本实用新型专利技术为一种耐高电压的场效应功率晶体管固体组件，它是由若干个ＶＭＯＳ增强型场效应功率晶体管互相串联，加上均压电阻和提供给各单个ＶＭＯＳ增强型场效应功率晶体管的栅极偏压的电阻网络共同组成的，以绝缘材料封装成一体。其功能相当于一个ＶＭＯＳ场效应功率晶体管，可承受万伏以上的高电压，额定输出电流达数安培，适合取代电子管作高电压放大、稳压和稳流之用。（*该技术在1998年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术为一种耐高电压的场效应功率晶体管固体组件(以下简称固体组件)，它是由若干个互相串联的VMOS增强型场效应功率晶体管以及均压和提供各串联场效应管的栅极偏压的电阻网络共同构成并封装于一体而制成的，其耐压可达万伏以上，额定输出电流为数安培。目前半导体器件的工艺水平，单个双极型晶体管或单个VMOS场效应晶体管的耐压已达到1000～2000伏。在电压高于2000伏的应用场合，例如放大、振荡、稳压、稳流，单个晶体管已无法胜任，一般由电子管来担任。如高频炉中的振荡管，电子束蒸发台中的电压调整管，就是电子管来担任的。但电子管的缺点早为公众所知。本技术固体组件，旨在以较低的造价，在工作电压超过2000伏，额定输出电流为数安培的应用领域中取代电子管，给电子电路设计工作者带来方便。附附图说明图1为本技术固体组件的实施例电原理图，图2为封装成一体的固体组件的引脚图。以下结合实施例来叙述本技术固体组件的结构原理。图1中，(N＋1)个(N为大于1的整数)VMOS增强型场效应功率晶体管T1～TN＋1依次串联起来，(N＋1)个均压电阻R1～RN＋1也依次串联起来，另外还有N对电阻R11和R12，R21和R22……RN1和RN2它们也分别串联起来，按照下面的规律连接起来1、T1～TN＋1依次串联的含义是将T1的源极与T2的漏极相连接，并设该连接点为(B1)，T1的栅极为(C1)点；将T2的源极与T3的漏极相连接，并设该连接点为(B2)，T2的栅极为(C2)，点，……TN的源极与TN＋1的漏极相连接，并设该连接点为(BN)，TN的栅极为(CN)点，TN＋1的栅极为G点。也就是说T1～TN＋1依次串联后的各串联节点依次为(B1)、(B2)，……(BN)，T1～TN的栅极依次为(C1)～(CN)，TN＋1的栅极为G。2、R1～RN＋1依次串联后，设其各串联节点依次为(A1)、(A2)……(AN)。N对串联电阻R11和R12、R21和R22、……RN1和RN2，其R11和(A1)点相连接，R12和(B1)点相连接，R11和R12的串联点和(C1)点相连接；R21和(A2)点相连接，R22和(B2)点相连接，R21和R22的串联点和(C2)点相连接；……RN1和(AN)点相连接，RN2和(BM)点相连接，RN1和RN2的串联点和(CN)点相连接，这样固体组件的内部连线就完成了；4、留出T1的漏极D的引出线，留出TN＋1的源极S的引出线和栅极G的引出线以及电阻R1和电阻RN＋1的引出路后，再用绝缘材料封装成一体，固体组件便作成了。本实施例中的T1～TN＋1这(N＋1)个VMOS场效应功率晶体管，均选用N沟道的，当然T1～TN＋1全部选用P沟通的也可以。另外要求T1～TN＋1选择耐电压高的管子，尽可能做到各管的特性相近，另外还要求T1～TN＋1各管的额定输出电流为数安培。整个固体组件等效于一个VMOS场效应功率晶体管，其耐压值为T1～TN＋1各管的耐压之和，额定输出电流仍为数安培。T1的漏极D为固体组件的等效漏极，TN＋1的栅极G为固体组件的等效栅极，TN＋1的源极S为固体组件的等效源极。为简便计，称它们为固体组件的漏极、栅极、源极。图2为封装后的固体组件的引脚示意图。若T1～TN＋1各管的耐压不一致，那么应选择电阻R1～RN＋1的阻值与T1～TN＋1各管的耐压值大致成正比关系。设T1～TN＋1各管的跨导分别为g1～gN＋1，当固体组件接入应用电路中使用的时候，电阻R1的引出线应接入一个辅助电源EG，电阻RN＋1的引出线接地。本实施例固体组件是采用共源极接法，源线S接地，工作电源ED通过负载电阻RL加到固体组件的漏极D上。EG有时可与ED共用，省去辅助电源。ED和EG的极性视其导电沟道区别而定，这点与使用单个场效管相同。若固体组件的栅极G的输入电压VG小于TN＋1的开启电压，TN＋1为截止状态，这样(AN)点的电压VAN和(BN)点的电压VBN以及(CN)点的电压VCN相等，……(A2)点的电压VA2和(B2)点的电压VB2以及(C2)点的电压VC2相等，(A1)点的电压VA1和(B1)点的电压VB1以及(C1)点的电压VC1相等，即下列一组等式成立VAN＝VBN＝VCN...............VA2＝VB2＝VC2VA1＝VB1＝VC1这样，T1～TN各个单管的栅极偏压相对其源极电压为零，T1～TN各管均处于截止状态。若固体组件的栅极G的输入电压VG大于TN＋1的开启电压，则TN＋1这个管子将产生漏极电流IN，且IN＝VG·gN＋1，这时(BN)点的电压下降，使得(CN)点相对于(BN)点的电压为正，TN这个管子将产生漏极电流IN－1。由于TN产生漏极电流IN－1后又使得(BN－1)点的电压下降，(CN－1)点正向偏置，TN－1这个管子将产生漏极电流IN－2，……这样连锁反应，T1～TN＋1都将产生漏极电流IO～IN，固体组件的漏极D的电压VD下降。可用下列电流、电压两组方程式来描述电流方程式ININ＝VG·gN＋1IN－1＝IN (RN2·gN)/(1＋RN2·gN).............I1＝I2· (R22·g2)/(1＋R22·g2)I0＝I1· (R12·g1)/(1＋R12·g1)在设计上选择R12～RN2电阻时，应保证RN2·gN远大于1，所以可以近似认为I0＝I1＝I……＝IN。电压方程式VBN＝VAN－ (IN(RN1＋RN2))/(1＋gN·RN2)................VB2＝VA2－ (I2(R21＋R22))/(1＋g2·R22)VB1＝VA1－ (I1(R11＋R12))/(1＋g1·R12)VD＝ED－IORL或VD＝ED－R2·VG·gN＋1电压放大倍数为K＝RL·gN＋1，其结果如同一个场效应管。若固体组件的栅极G输入电压VG很大，将使TN＋1的漏极电流IN变大饱和，由电压方程式组，可知电压VB1～VBN的下降幅度增大，使得T1～TN的偏置电压提高，T1～TN都进入饱和状态。对于整个固体组件而言，它的饱和压降将是T1～TN＋1各单个管子的饱和压降之和。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐高电压的场效应功率晶体管固体组件，其特征在于：它是由（Ｎ＋１）个（Ｎ为大于１的整数）ＶＭＯＳ增强型场效应功率晶体管Ｔ１～ＴＮ＋１依次串联起来，（Ｎ＋１）个均压电阻Ｒ１～ＲＮ＋１也依次串联起来，Ｎ对电阻Ｒ１１和Ｒ１２，Ｒ２１和Ｒ２２，……ＲＮ１和ＲＮ２它们也分别串联起来，按照（１）将电阻Ｒ１１和Ｒ１２的串联点，Ｒ２１和Ｒ２２的串联点，……ＲＮ１和ＲＮ２的串联点分别接到Ｔ１的栅极（Ｃ１）、Ｔ２的栅极（Ｃ２），……ＴＮ的栅极（ＣＮ）各点上；（２）将电阻Ｒ１１、Ｒ２１……ＲＮ１的一端分别对应地接到（Ｎ＋１）个依次串联的均压电阻Ｒ１～ＲＮ＋１的Ｎ个串联节点（Ａ１）、（Ａ２）……（ＡＮ）上；（３）将电阻Ｒ１２、Ｒ２２、……ＲＮ２的一端分别对应地接到（Ｎ＋１）个依次串联的ＶＭＯＳ增强型场效应功率晶体管Ｔ１～ＴＮ＋１的Ｎ个串联节点（Ｂ１）、（Ｂ２）、……（ＢＮ）上的方法连接它的内部连线；以Ｔ１的漏极作为该固体组件的等效漏极；以ＴＮ＋１的栅极作为该固体组件的等效栅极，以ＴＮ＋１的源极作为该固体组件的等效源板。

【技术特征摘要】
1.一种耐高电压的场效应功率晶体管固体组件，其特征在于它是由(N+1)个(N为大于1的整数)VMOS增强型场效应功率晶体管T1～TN+1依次串联起来，(N+1)个均压电阻R1～RN+1也依次串联起来，N对电阻R11和R12，R21和R22，……RN1和RN2它们也分别串联起来，按照(1)将电阻R11和R12的串联点，R21和R22的串联点，……RN1和RN2的串联点分别接到T1的栅极(C1)、T2的栅极(C2)，……TN的栅极(CN)各点上；(2)将电阻R11、R21……RN1的一端分别对应地接到(N+1)个依次串联的均压电阻R1～RN...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭金发，
申请(专利权)人：谭金发，
类型：实用新型
国别省市：43[中国|湖南]