用于模拟二极管的基于场效应晶体管（FET）的同步整流器制造技术

本发明专利技术提供了一种用于模拟二极管的基于场效应晶体管(FET)的同步整流器，该同步整流器包括：第一端子(20)和第二端子(30)；第一FET(M1)和第二FET(M2)，其中，所述第二FET(M2)适于控制所述第一FET(M1)的操作，以由此在两个端子(20，30)与外部电路连接时允许单向的电流流动；并且其中，基于FET的同步整流器包括适于模拟二极管的完全集成的单芯片装置(10)。模拟二极管的完全集成的单芯片装置(10)。模拟二极管的完全集成的单芯片装置(10)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于模拟二极管的基于场效应晶体管(FET)的同步整流器
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2019年10月10日提交的中国香港短期专利申请号为19130644.8的权益，该申请的全部内容通过引用并入本文。


[0003]本专利技术涉及一种基于场效应晶体管(FET)的电子部件和/或装置，并且特别地但非排他地，涉及一种基于金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的电子部件和/或装置。

技术介绍

[0004]本领域中已知包括不同配置的二极管的各种电子部件。二极管可以在各种电子应用中存在，在这些电子应用中需要单向的电流流动。典型的二极管包括两个端子，即：阴极和阳极，在这两个端子之间，该二极管在一个方向上表现出低的或者理想地接近于零的电阻，并且在另一个方向上表现出高的或者理想地接近于无穷的电阻。图1示出了一种公知类型的半导体二极管，该半导体二极管具有形成阳极的p型半导体、形成阴极的n型半导体和位于其之间的p
‑
n结。
[0005]像许多其他电子部件一样，二极管在操作期间表现出能量损失，并且决定二极管的能量损失的一个主要参数是正向电压(V
f
)。根据欧姆定律，二极管耗散的功率(P
d
)可以用下式表示：
[0006]P
d
(二极管耗散的功率)＝V
f
(正向电压)*I
f
(正向电流)。
[0007]耗散的功率(P
d
)与正向电压(V
fr/>)成正比，因此，期望的是具有带低的正向电压(V
f
)的二极管，以由此减少功率损失。二极管的功率损失大多以热的形式耗散，这是不期望的，不仅因为这是一种能量浪费，而且还因为耗散的热量可能会损坏电子电路，这具有潜在的危险性。
[0008]因此，已经开发了许多电子部件和/或电路设计，目的是降低正向电压(V
f
)。一个示例是使用具有二极管的肖特基势垒(Schottky barrier)，如图2中所示，其中在包括(在本例中)阳极的金属触点处提供肖特基金属势垒。尽管已知肖特基二极管提供了令人满意的正向电压(V
f
)的降低，但是其表现出明显的反向电流泄漏(I
r
)，即在反向极化阶段期间允许电流流过二极管。另一个示例是在同步整流配置中使用金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)来模拟二极管的功能，如图3中所示。MOSFET同步整流器提供了相对较低的V
f
，然而，典型的MOSFET同步整流电路需要大量的复杂配置的分立电子部件，这导致了笨重的结构以及复杂和昂贵的处理和/或组装步骤，这是不期望的。

技术实现思路

[0009]本专利技术的一个目的是提供一种用于模拟二极管的功能的新颖的基于FET的电子部件。
[0010]本专利技术的另一个目的是在一定程度上减轻或避免与已知二极管结构相关联的一
个或多个问题，或至少提供一种有用的替代方案。
[0011]上述目的通过独立权利要求的特征组合得到满足；从属权利要求公开了本专利技术的进一步的有利实施例。
[0012]本领域技术人员将从以下描述中得出本专利技术的其他目的。因此，前面的目的陈述并非详尽的，而是仅用于说明本专利技术的众多目的中的一些目的。
[0013]本专利技术提供了一种基于场效应晶体管(FET)的同步整流器，该同步整流器包括：第一端子和第二端子；第一FET(M1)和第二FET(M2)，其中，第二FET(M2)适于控制第一FET(M1)的操作，以由此在两个端子与外部电路连接时允许单向的电流流动；并且其中，基于FET的同步整流器包括适于模拟二极管的完全集成的单芯片装置。
[0014]本专利技术的概述不一定公开对于限定本专利技术至关重要的所有特征；本专利技术可以存在于所公开的特征的子组合中。
附图说明
[0015]本专利技术的上述和进一步的特征将从以下对优选实施例的描述中显而易见，这些实施例仅以示例的方式结合附图提供，在附图中：
[0016]图1示出了现有技术中的半导体二极管的一般结构；
[0017]图2示出了现有技术中的肖特基二极管芯片的示意图；
[0018]图3示出了现有技术中的MOSFET同步整流器的电路图；
[0019]图4是示出了根据本专利技术的一个实施例的用于二极管模拟的基于MOSFET的同步整流器的电路图，该同步整流器呈完全集成的单芯片装置的形式；
[0020]图5a是示出了图4的芯片装置的截面示意图；
[0021]图5b是示出了图5a的截面图的电路图；
[0022]图6示出了第一MOSFET(M1)的漏极电流波形，模拟了图4的所实施的芯片装置的正向电流(I
f
)；
[0023]图7示出了M1的漏源波形，模拟了图4的所实施的芯片装置的正向电压(V
f
)；以及
[0024]图8示出了如图2所示的现有技术的肖特基二极管和图4的所实施的芯片装置之间的功率耗散波形的比较。
具体实施方式
[0025]以下描述的是仅作为示例的优选实施例，并且不限于用于实施本专利技术所必需的特征的组合。
[0026]本说明书中提及的“一个实施例”或“实施例”是指与该实施例有关的描述的特定特征、结构或特性包括在本专利技术的至少一个实施例中。说明书中各处出现的短语“在一个实施例中”不一定都是指同一个实施例，单独的或替代的实施例也不排斥其他实施例。此外，所描述的各种特征可以由一些实施例展示，而不是由其他实施例展示。同样地，描述了各种要求，这些要求可能是某些实施例的要求，而不是其他实施例的要求。
[0027]本专利技术涉及一种场效应晶体管(FET)，并且特别地但非排他地，本专利技术涉及一种基于金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的同步整流器，该同步整流器呈完全集成的单芯片装置的形式，用于模拟二极管的功能。特别地，本专利技术通过将通常与同步整流器二极管
相关联的所有需要的、有源和无源的电子部件集成在单个芯片中，而提供了一种结构简单的片上装置。在一个实施例中，该完全集成的单芯片装置可以包括集成在所述芯片中的等于或少于15个的分立电子装置或部件。本专利技术的完全集成的芯片装置能够应用于和/或组装在任何标准或非标准的电子封装件和/或应用中，以便起到二极管芯片的作用，其中与市场上可用的二极管产品相比，能够实现明显较低的正向电压(V
f
)降。
[0028]参照图4，示出了根据本专利技术的所实施的基于金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的同步整流器的电路图，该同步整流器以完全集成的单芯片装置10的形式提供，用于模拟二极管的功能。在该实施例中，完全集成的芯片装置10包括两个端子20、30，该两个端子20、30包括具有阳极20的第一端子和具有阴极30的第二端子。芯片10还包括第一FET(诸如第一MOSFET(M1))和第二FET(诸如第二MOSFET(M2))。具本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种基于场效应晶体管(FET)的同步整流器，其特征在于，该同步整流器包括：第一端子和第二端子；第一场效应晶体管(M1)和第二场效应晶体管(M2)；其中，所述第二场效应晶体管(M2)适于控制所述第一场效应晶体管(M1)的操作，以由此在所述两个端子与外部电路连接时允许单向的电流流动；并且其中，所述基于场效应晶体管的同步整流器包括适于模拟二极管的完全集成的单芯片装置。2.根据权利要求1所述的基于场效应晶体管的同步整流器，其特征在于，所述完全集成的单芯片装置包括集成在所述芯片中的等于或少于15个的分立电子装置或部件。3.根据权利要求1所述的基于场效应晶体管的同步整流器，其特征在于，所述第一端子设置在所述完全集成的单芯片装置的第一或顶部金属表面上，并且所述第二端子设置在所述完全集成的单芯片装置的第二或底部金属表面上。4.根据权利要求3所述的基于场效应晶体管的同步整流器，其特征在于，所述完全集成的单芯片装置的所述第一或顶部金属表面包括阳极，并且所述完全集成的单芯片装置的所述第二或底部金属表面包括阴极。5.根据权利要求1所述的用于模拟二极管的基于场效应晶体管的同步整流器，其中，所述单芯片装置仅具有两个端子。6.根据权利要求1所述的基于场效应晶体管的同步整流器，其特征在于，所述第一场效应晶体管(M1)包括第一金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，并且第二场效应晶体管(M2)包括第二金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。7.根据权利要求1所述的基于场效应晶体管的同步整流器，其特征在于，所述第一场效应晶体管(M1)和所述第二场效应晶体管(M2)集成在所述单芯片装置中，从而所述第二场效应晶体管(M2)包括用于所述第一场效应晶体管(M1)的驱动器，以使得所述第一场效应晶体管(M1)能够作为同步整流器操作。8.根据权利要求1所述的基于场效应晶体管的同步整流器，其特征在于，所述第一场效应晶体管(M1)至少具有第一栅极电极、第一源极电极和第一漏极电极；并且其中，所述第二场效应晶体管(M2)至少具有第二栅极电极、第二源极电极和第二漏极电极。9.根据权利要求8所述的基于场效应晶体管的同步整流器，其特征在于，所述第二场效应晶体管(M2)的所述第二漏极电极与所述第一场效应晶体管(M1)的所述第一栅极电极串联连接。10.根据权利要求8所述的基于场效应晶体管的同步整流器，其特征在于，所述第二场效应晶体管(M2)被配置为当在所述第一场效应晶体管(M1)的所述第一漏极电极处的电压为正电压时保持接通，并且所述第二场效应晶体管(M2)被配置为当在所述第一场效应晶体管(M1)的所述第一漏极电极处的电压为负电压时保持断开。11.根据权利要求8所述的基于场效应晶体管的同步整流器，其特征在于，所述第二场效应晶体管(M2)的所述第二源极电极和所述第一场效应晶体管(M1)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：多米尼哥，
申请(专利权)人：蕾能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：