开关电路制造技术

本发明专利技术提供抑制栅电流且能够进行高速动作的开关电路。该开关电路具有：开关元件，其具有在氮化物半导体层的主面上彼此分开配置的第1及第2主电极、以及在第1主电极与第2主电极之间配置在主面上的控制电极；以及驱动电路，其具有：第1整流元件，其正极端子与开关元件的第1主电极连接；第1驱动元件，其第1主电极与第1整流元件的负极端子连接，第2主电极与开关元件的控制电极连接；第2驱动元件，其第1主电极与开关元件的控制电极连接，第2主电极与开关元件的第2主电极连接；以及输入端子，其接收分别输入到第1驱动元件的控制电极和第2驱动元件的控制电极的控制信号。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及具有开关元件的开关电路，该开关元件具有氮化物半导体层。
技术介绍
例如，具有氮化物半导体层的场效应晶体管(以下，称为“氮化物FET”。)，在高频用设备或高耐压功率设备等中使用，其中，该氮化物半导体层具有氮化镓(GaN)与氮化铝镓(AlGaN)的层压构造等。提出了使用具有在氮化物半导体层上形成肖特基结而配置的栅电极的氮化物FET(以下，称为“肖特基栅型氮化物FET”。)、或具有在氮化物半导体层上隔着绝缘膜配置的栅电极的MIS构造的氮化物FET (以下，称为“MIS栅型氮化物FET”。)等的各种集成电路(例如，參照专利文献I。)。 专利文献I日本特开2008-187167号公报为了引出氮化物FET的优良的动作特性，需要对驱动氮化物FET的驱动电路(驱动器)的结构进行充分的研究。例如，在肖特基栅型氮化物FET中，存在消耗电カ通过在接通状态下流过的栅电流而増大的问题。另外，在MIS栅型氮化物FET中，由于栅电容大，因此为进行高速动作而需要很大的栅电流。因此，需要能够解决这些问题的驱动电路。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供抑制栅电流且能够进行高速动作的开关电路。根据本专利技术的一方式提供开关电路，该开关电路具有(A)开关元件，其具有在氮化物半导体层的主面上彼此分开配置的第I主电极和第2主电极、以及在第I主电极与第2主电极之间配置在主面上的控制电扱；以及⑶驱动电路，其具有第I整流元件，其正极端子与开关元件的第I主电极连接；第I驱动元件，其第I主电极与第I整流元件的负极端子连接，第2主电极与开关元件的控制电极连接；第2驱动元件，其第I主电极与开关元件的控制电极连接，第2主电极与开关元件的第2主电极连接；以及输入端子，其接收分别输入到第I驱动元件的控制电极和第2驱动元件的控制电极的控制信号。根据本专利技术，能够提供抑制栅电流且能够进行高速动作的开关电路。附图说明图I是示出本专利技术的第I实施方式的开关电路的结构的示意的电路图。图2是示出在本专利技术的第I实施方式的开关电路中使用的开关元件的构造的例子的示意图。图3是用于说明本专利技术的第I实施方式的开关电路的动作的时序图。图4是示出本专利技术的第I实施方式的第I变形例的开关电路的结构的示意的电路图。图5是示出本专利技术的第I实施方式的第2变形例的开关电路的结构的示意的电路图。图6是示出本专利技术的第2实施方式的开关电路的结构的示意的电路图。图7是示出本专利技术的第2实施方式的变形例的开关电路的结构的示意的电路图。图8是示出本专利技术的第3实施方式的开关电路的结构的示意的电路图。图9是示出本专利技术的第3实施方 式的变形例的开关电路的结构的示意的电路图。图10是示出本专利技术的第4实施方式的开关电路的结构的示意的电路图。图11是示出本专利技术的第5实施方式的开关电路的结构的示意的电路图。图12是示出本专利技术的第5实施方式的变形例的开关电路的结构的示意的电路图。图13是示出本专利技术的第5实施方式的变形例的开关电路的结构的示意的电路图。图14是示出本专利技术的第5实施方式的变形例的开关电路的结构的示意的电路图。图15是示出本专利技术的第6实施方式的开关电路的结构的示意的电路图。图16是示出本专利技术的其他实施方式的开关电路的结构的示意的电路图。符号说明D...漏端子；S...源端子；IN_H、IN_L、IN...输入端子；R1...栅电阻；D1...第 I整流元件；D2...第2整流元件；DeD...保护用整流元件；TSW...开关元件；TD1...第I驱动元件；Td2...第2驱动元件；I...开关电路；10...驱动电路；11...逆变器电路；12...控制电路；13...浪涌保护电路。具体实施例方式接着，參照附图，对本专利技术的第I至第6实施方式进行说明。在以下的附图的记载中，对相同或类似的部分附上相同或类似的符号。但是，应注意的是附图仅是示意的图。并且，以下所示的第I至第6实施方式，例示用于具体化本专利技术的技术思想的装置和方法，本专利技术的实施方式，不将构成部件的构造、配置等特定于以下的内容。能够在权利要求的范围内，对本专利技术的实施方式施加各种变更。(第I实施方式)本专利技术的第I实施方式的开关电路I具有开关元件Tsw、驱动开关元件Tsw的驱动电路10。开关元件Tsw具有在氮化物半导体层的主面上彼此分开配置的漏电极Dsw和源电极Ssw、以及在漏电极Dsw与源电极Ssw之间配置在氮化物半导体层的主面上的栅电极Gsw。开关元件Tsw的漏电极Dsw和源电极Ssw分别与漏端子D和源端子S连接。开关元件Tsw是具有氮化物半导体层的氮化物FET，该氮化物半导体层例如具有GaN层与AlGaN层的层压构造。图2示出开关元件Tsw的结构例。图2是在配置于基板21上的氮化物半导体层22的平坦的主面上配置了漏电极Dsw、源电极Ssw及栅电极Gsw的例子。氮化物半导体层22的主面也可以是形成有凹槽的凹凸形状。驱动电路10具有第I整流元件D1、第I驱动元件Tdi及第2驱动元件TD2。如图I所示，在第I整流元件Dl的正极端子上连接有开关元件Tsw的漏电极Dsw，在负极端子上连接有第I驱动元件Tdi的漏电极Ddi。另外，在第I驱动元件Tdi的源电极Sdi上连接有开关元件Tsw的栅电极Gsw。进而，在第2驱动元件Td2的漏电极Dd2上连接有开关元件Tsw的栅电极Gsw，在源电极Sd2上连接有开关元件Tsw的源电极Ssw。第I驱动元件Tdi的栅电极Gdi与输入端子IN_H连接，第2驱动元件Td2的栅电极Gd2与输入端子IN_L连接。输入端子IN_H、IN_L接收用于控制开关元件Tsw的接通/断开的控制信号。进而，在输入端子IN_H与开关元件Tsw的栅电极Gsw之间连接有栅电阻R1。在开关电路I中，对第I驱动元件Tdi的接通/断开进行控制的控制信号通过输入端子IN_H而输入到第I驱动元件Tdi的栅电极GD1，对第2驱动元件Td2的接通/断开进行控制的控制信号通过输入端子IN_L而输入到第2驱动元件Td2的栅电极GD2。通过输入到驱动电路10的控制信号来设定第I驱动元件Tdi和第2驱动元件Td2的导通状态，从而控制开关元件Tsw的接通/断开。另外，通过第I整流元件D1，防止电流从第I驱动元件Tdi的栅电极Gdi流到漏端子D。同样地，通过第I整流元件D1，防止电流从第I驱动元件Tdi的源电极Sdi流到漏端子D。另外，第I驱动元件Tdi及第2驱动元件Td2也与开关元件Tsw同样地，优选为氮化物FET。通过将能够进行高速动作的氮化物FET采用到第I驱动元件Tdi及第2驱动元件T112，从而开关电路I整体进行高速动作。例如，将开关元件Tsw和驱动电路10形成在同一半导体芯片上是非常有效的。第I整流元件Dl也作为使用了氮化物半导体层的ニ极管，能够形成在半导体芯片上。例如，能够使用镍(Ni)膜来形成肖特基势垒ニ极管，或者通过以图 2所示的FET构造来使栅/源之间短路来形成ニ极管。第I驱动元件Tdi及第2驱动元件Td2只要具有能够控制开关元件Tsw的动作的驱动能力即可。因此，第I驱动元件Tdi及第2驱动元件Td2的尺寸可以比开关元件Tsw小。以下參照图3的时序图，对开关电路I的动作进行说明。在图3中,输入电压V(IN_H)是输入到输入端子IN_H的信号的电压电平,输入电压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开关电路，其特征在于具有：开关元件，其具有在氮化物半导体层的主面上彼此分开配置的第1主电极和第2主电极、以及在所述第1主电极与所述第2主电极之间配置在所述主面上的控制电极；以及驱动电路，其具有：第1整流元件，其正极端子与所述开关元件的所述第1主电极连接；第1驱动元件，其第1主电极与所述第1整流元件的负极端子连接，第2主电极与所述开关元件的所述控制电极连接；第2驱动元件，其第1主电极与所述开关元件的所述控制电极连接，第2主电极与所述开关元件的所述第2主电极连接；以及输入端子，其接收分别输入到所述第1驱动元件的控制电极和所述第2驱动元件的控制电极的控制信号。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：田坂泰，
申请(专利权)人：三垦电气株式会社，
类型：发明
国别省市：