【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力电子，尤其涉及一种高驱动能力的mosfet器件及其驱动电路。
技术介绍
1、mosfet 作为单极型功率器件，与同等电压量级双极型功率器件相比具有更高的开关速度和更低的开关损耗，这使得mosfet 可以在更高的工作频率下保持更高的效率。随着 sic 材料质量和制备工艺技术的不断完善，mosfet 产品从 2010 年进入市场以来，已在光伏逆变，铁路牵引逆变器，不间断电源端，电动汽车等场景中使用。
2、mosfet 在应用中常需要使用 pn 结体二极管进行续流，但体二极管在双极导通时会产生 sic 双极退化效应，降低了器件的可靠性；同时，由于 sic 禁带较宽的特点，器件体二极管的开启电压较高，因此器件的续流损耗较高；另一方面，由于 sic 高的临界击穿电场和高的介电常数， mosfet 栅氧化层在阻断状态面临着电场过高的问题，该问题在槽栅 sic mosfet中尤为严重。
3、因此，急需一种高驱动能力的mosfet器件及其驱动电路。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种高驱动能力的mosfet器件及其驱动电路，以解决现有技术中存在的上述问题。
2、为了达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种高驱动能力的mosfet器件，包括：源极、栅极、p型沟道、p屏蔽层、p型基区、p型半导体区域、n型半导体区域、导电衬底层、n型漂移层和漏极；
4、源极与p型基区电气连接，p型基区通过p型半导体区域、n型半
5、其中，包括：在p型沟道下方引入p屏蔽层，通过p型沟道将p屏蔽层与p源极相连，以形成场效应结构，该场效应结构与两侧的增强型导电通道共同作用，实现对电流的控制。
6、其中，当器件工作在导通状态时，栅极接正压，促使增强型导电通道反型导通，同时场效应结构的沟道夹断，此时，p屏蔽层电位由栅极控制而抬高，p屏蔽层电位的抬高使漂移区中的耗尽层回缩，增大正向电流的导通面积，提高器件的导通能力。
7、其中，器件导通状态下，p屏蔽层通过栅电容与栅极连接，通过 pn 结耗尽电容以及体二极管 d1与漏极连接，通过势垒二极管以及体二极管 d1串联沟道电阻与源极连接；
8、当栅极电压vg小于场效应晶体管的夹断电压vt时，场效应晶体管处于导通状态，此时 p屏蔽层与源极共地，当栅极电压vg大于夹断电压vt时，场效应晶体管夹断，p屏蔽层处于浮空状态，继续增加的栅极电压将通过栅电容控制 栅极电压vg增加，当增加至二极管d1的开启电压时，栅极电压vg被二极管开启电压钳位。
9、其中，包括：当器件工作在阻断状态时，栅极接负压或与源极共电位，场效应晶体管沟道保持导通状态，此时 p屏蔽层与源极共电位，器件通过 p屏蔽层与漂移区形成的体二极管d1承担阻断电压的功能，通过 p型基区与漂移区形成的体二极管d2辅助承担电压。
10、其中，一种高驱动能力的mosfet驱动电路，包括：驱动芯片、mosfet器件、上拉栅极电阻rsrc、下拉栅极电阻rsnk、电阻r、二极管d和功率电阻rpower；
11、驱动芯片与电阻r、上拉栅极电阻rsrc、下拉栅极电阻rsnk连接，电阻r与二极管d的阳极相连接，二极管d的阴极与功率电阻rpower相连接，二极管d的阴极还与mosfet器件的接漏极相连接，上拉栅极电阻rsrc与下拉栅极电阻rsnk并联，并联的交点与mosfet器件的栅极相连接。
12、其中，驱动芯片包括：脉冲宽度调制模块pwm、电源端v5v、低电压检测模块uvset、信号接地模块sg nd、功率接地模块pg nd、使能信号模块xen、沉降模块outsnk、源升模块outsrc和过电流保护模块desat；
13、脉冲宽度调制模块pwm，用于控制mosfet的通断状态，以调整电路的输出功率；
14、电源端v5v连接电容cv5v，用于给驱动电路提供电源端电压；
15、低电压检测模块uvset连接低电压检测模块的电容cuv，用于稳定低电压检测模块电路，低电压检测模块uvset还连接低电压检测模块的电阻ruv，用于设置低电压检测模块的阈值；
16、信号接地模块sg nd用于输入信号的地连接，功率接地模块pg nd用于输出功率的地连接；
17、使能信号模块xen，用于控制驱动电路的启用或禁用；
18、沉降模块outsnk，与下拉栅极电阻rsnk相连接，用于控制mosfet的导通；
19、源升模块outsrc，与上拉栅极电阻rsrc相连接，用于控制mosfet的截止；
20、过电流保护模块desat，与电阻r相连接，用于检测mosfet的饱和状态，以防止过电流。
21、其中，驱动芯片的电源端电压 vdd 所加电压为 20v， mosfet 漏端最高电压为1200v，同时驱动芯片外加上拉栅极电阻rsrc =3ω，下拉栅极电阻 rsnk=lω，脉冲宽度调制模块pwm信号为500khz；mosfet 的耐压 1200v，导通电阻 ron=75mω。
22、其中，通过添加外部栅极电阻抑制栅极振铃，添加外部栅极电阻后在开启瞬态时功率管栅极峰值充电电流为 1.52a，驱动芯片传输延时为 17.12ns，即从脉冲宽度调制模块pwm 信号反转到功率管栅极开始抬升的延时。
23、其中，驱动电路运行过程中，在瞬态增强输入信号的上升沿和下降沿分别产生长度约为 100ns 的瞬态增强时间，在该瞬态增强时间的时间端内开关管开启，产生瞬态增强电流，以加强相关模块瞬态特性直到功率管开关完成。
24、与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
25、一种高驱动能力的mosfet器件，包括：源极、栅极、p型沟道、p屏蔽层、p型基区、p型半导体区域、n型半导体区域、导电衬底层、n型漂移层和漏极；源极与p型基区电气连接，p型基区通过p型半导体区域、n型半导体区域形成pn结构；栅极位于器件顶部，通过绝缘氧化物层与p型沟道隔离，p型沟道位于栅极下方，与源极相连；p屏蔽层位于p型沟道下方，电气连接于p型沟道，以增强器件的场效应控制能力；n型漂移层位于器件底部，与漏极相连，用于支持高电压操作并降低导通损耗。通过p+屏蔽层电位可调的mosfet器件，p+屏蔽层电位的自动调整，既能显著降低氧化层电场又能够保证较低的导通电阻。
26、本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。
27、下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种高驱动能力的MOSFET器件，其特征在于，包括：源极、栅极、P型沟道、P屏蔽层、P型基区、P型半导体区域、N型半导体区域、导电衬底层、N型漂移层和漏极；
2.根据权利要求1所述的一种高驱动能力的MOSFET器件，其特征在于，包括：在P型沟道下方引入P屏蔽层，通过P型沟道将P屏蔽层与P源极相连，以形成场效应结构，该场效应结构与两侧的增强型导电通道共同作用，实现对电流的控制。
3.根据权利要求1所述的一种高驱动能力的MOSFET器件，其特征在于，当器件工作在导通状态时，栅极接正压，促使增强型导电通道反型导通，同时场效应结构的沟道夹断，此时，P屏蔽层电位由栅极控制而抬高，P屏蔽层电位的抬高使漂移区中的耗尽层回缩，增大正向电流的导通面积，提高器件的导通能力。
4.根据权利要求3所述的一种高驱动能力的MOSFET器件，其特征在于，器件导通状态下，P屏蔽层通过栅电容与栅极连接，通过 PN 结耗尽电容以及体二极管 D1与漏极连接，通过势垒二极管以及体二极管 D1串联沟道电阻与源极连接；
5.根据权利要求1所述的一种高驱动能力的MOSFET
6.一种高驱动能力的MOSFET驱动电路，其特征在于，包括：权利要求1-5任一项所述的MOSFET器件、驱动芯片、上拉栅极电阻RSRC、下拉栅极电阻RSNK、电阻R、二极管D和功率电阻RPOWER；
7.根据权利要求6所述的一种高驱动能力的MOSFET驱动电路，其特征在于，驱动芯片包括：脉冲宽度调制模块、电源端、低电压检测模块、信号接地模块、功率接地模块、使能信号模块、沉降模块、源升模块和过电流保护模块；
8.根据权利要求7所述的一种高驱动能力的MOSFET驱动电路，其特征在于，驱动芯片的电源端电压 VDD 所加电压为 20V， MOSFET 漏端最高电压为1200V，同时驱动芯片外加上拉栅极电阻RSRC =3Ω,下拉栅极电阻 RSNK=lΩ，脉冲宽度调制模块PWM信号为500kHz；MOSFET 的耐压 1200V，导通电阻 RON=75mΩ。
9.根据权利要求6所述的一种高驱动能力的MOSFET驱动电路，其特征在于，通过添加外部栅极电阻抑制栅极振铃，添加外部栅极电阻后在开启瞬态时功率管栅极峰值充电电流为1.52A，驱动芯片传输延时为 17.12ns，即从脉冲宽度调制模块PWM 信号反转到功率管栅极开始抬升的延时。
10.根据权利要求6所述的一种高驱动能力的MOSFET驱动电路，其特征在于，驱动电路运行过程中，在瞬态增强输入信号的上升沿和下降沿分别产生长度约为 100ns 的瞬态增强时间，在该瞬态增强时间的时间端内开关管开启，产生瞬态增强电流，以加强相关模块瞬态特性直到功率管开关完成。
...【技术特征摘要】
1.一种高驱动能力的mosfet器件，其特征在于，包括：源极、栅极、p型沟道、p屏蔽层、p型基区、p型半导体区域、n型半导体区域、导电衬底层、n型漂移层和漏极；
2.根据权利要求1所述的一种高驱动能力的mosfet器件，其特征在于，包括：在p型沟道下方引入p屏蔽层，通过p型沟道将p屏蔽层与p源极相连，以形成场效应结构，该场效应结构与两侧的增强型导电通道共同作用，实现对电流的控制。
3.根据权利要求1所述的一种高驱动能力的mosfet器件，其特征在于，当器件工作在导通状态时，栅极接正压，促使增强型导电通道反型导通，同时场效应结构的沟道夹断，此时，p屏蔽层电位由栅极控制而抬高，p屏蔽层电位的抬高使漂移区中的耗尽层回缩，增大正向电流的导通面积，提高器件的导通能力。
4.根据权利要求3所述的一种高驱动能力的mosfet器件，其特征在于，器件导通状态下，p屏蔽层通过栅电容与栅极连接，通过 pn 结耗尽电容以及体二极管 d1与漏极连接，通过势垒二极管以及体二极管 d1串联沟道电阻与源极连接；
5.根据权利要求1所述的一种高驱动能力的mosfet器件，其特征在于，包括：当器件工作在阻断状态时，栅极接负压或与源极共电位，场效应晶体管沟道保持导通状态，此时 p屏蔽层与源极共电位，器件通过 p屏蔽层与漂移区形成的体二极管d1承担阻断电压的功能，通过 p型基区与漂移区形成的体二极管d2辅助承担电压。
6.一种高驱动能力的mosfet驱动电路，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：李伟，高苗苗，
申请(专利权)人：深圳市冠禹半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：
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