具有有源缓冲器的功率开关制造技术

一种具有有源缓冲器的功率开关，依据第一实施例，该电子电路包括第一功率半导体器件，和被耦接到第一功率半导体器件的第二功率半导体器件。该第二功率半导体器件被配置成对抗第一功率半导体器件的振铃。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
在此所描述的实施例涉及电子电路与半导体的设计和制造领域，并且更尤其涉及具有有源缓冲器(active snubber)的功率开关的系统和方法。
技术介绍
在使用同步的低压侧金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的DC-DC降压变换器应用中，在高压侧MOSFET导通时可能出现大的电压过冲。这种过冲可能是由于低压侧MOSFET体二极管的“活跃(snappy)”的性质导致的，并且可导致电压过冲，和在将低压侧MOSFET的漏极连接到高压侧MOSFET的源极的节点上的过多振铃(ringing)。电压过冲可超过低压侧MOSFET的电压额定值，这引起稳定性问题，例如，性能降低、寿命缩短或故障。振铃振荡可能扰动附近的敏感的电路，并且来自振铃的噪声还引起了电磁干扰(EMI)。图I说明了示例性DC-DC降压变换器电路100，依据常规技术，降压变换器电路100包括低压侧MOSFET开关110和高压侧MOSFET开关120。应该理解的是，低压侧MOSFET开关110包括体二极管(未示出)。MOSFET体二极管是制造处理产生的副作用，并通常不被认为是“好”的二极管。与离散高速二极管(discrete high-speed diode)相比，体二极管的反向恢复时间很长，例如，当流过的电流改变方向时，体二极管花费较长的时间来关断。在反向开关(例如，高压侧MOSFET开关120)导通时,这可能导致击穿(shoot through)或阶跃恢复(snap back)的情况。高压侧MOSFET开关120和低压侧MOSFET开关110被配置成通过控制电路来控制，例如被导通或关断，以产生输出电压Vout。降压变换器100进一步包括开关节点130，例如，低压侧MOSFET 110的漏极到高压侧MOSFET 120的源极的耦接。在操作中，开关节点130可受到振铃噪声的影响。除上述的许多有害的作用以外，振铃可能达到或超过低压侧MOSFET开关110的电压额定值。例如，由于稳定性的原因，设计者可能希望以不超过其最大电压额定值的80%的峰值电压来操作低压侧MOSFET开关110。遗憾的是，使用具有较高电压额定值的部件作为低压侧MOSFET开关110的替换品并不是一种合意方案。例如，具有更高电压额定值的MOSFET具有更大的内电阻和更大的开关损耗，这导致了较低的开关效率。因此，常规手段并未针对这些问题提供合意的方案。
技术实现思路
因此，需要一种具有有源缓冲器的功率开关。一种具有有源缓冲器的功率开关被揭示出。依照第一实施例，该电子电路包括第一功率半导体器件和被耦接到第一功率半导体器件的第二功率半导体器件。该第二功率半导体器件被配置成对抗第一功率半导体器件的过冲和/或振铃。依照另一个实施例，该电子电路包括被配置成耦接到高电压并被配置成通过开关控制逻辑进行控制的高压侧功率半导体开关。该电子电路进一步包括被配置成耦接到低电压，并被配置成通过开关控制逻辑来控制，与高压侧功率半导体开关串联耦接的低压侧功率半导体开关。低压侧功率半导体开关包括第一低压侧功率半导体器件和被耦接到该第一低压侧功率半导体器件的第二低压侧功率半导体器件。第二低压侧功率半导体器件被配置成对抗第一低压侧功率半导体器件的过冲和/或振铃。再依照另一个实施例，MOSFET半导体器件包括第一功率半导体器件和被耦接到第一功率半导体器件的第二功率半导体器件。该第二功率半导体器件被配置成对抗第一功率半导体器件的过冲和/或振铃。第一和第二功率半导体器件被放置在单个晶片(die)上。仍依照进一步的实施例，沟槽型MOFSET功率半导体器件包括形成第一沟槽型MOSFET功率半导体器件的栅极的第一多个第一沟槽，和形成第二沟槽型MOSFET功率半 导体器件的栅极的第二多个第二沟槽。该沟槽型MOSFET功率半导体器件和第二沟槽型MOSFET功率半导体器件具有公共的源极和公共的漏极，并且，第一多个第一沟槽和第二多个第二沟槽是相互交织的。附图说明被结合在说明书中并形成本说明书的一部分的附图，说明了本专利技术的实施例，并且与说明一起用于解释本专利技术的原理。图I说明了依照常规技术的示例性DC-DC降压变换器电路；图2说明了依照本专利技术的实施例的具有集成的缓冲器(Integrated Snubber)的示例性功率MOSFET ；图3说明了依照本专利技术的实施例的功率MOSFET的一部分的示例性沟槽型布局的平面图；图4说明了依照本专利技术的实施例的示例性DC-DC降压变换器电路。具体实施例方式现在将详细参考本专利技术的不同的实施例，在附图中说明了其示例。虽然本专利技术将结合这些实施例进行说明，但是应该理解，它们并非意图将本专利技术限制在这些实施例中。相对而言，本专利技术旨在覆盖在随附的权利要求书中所限定的本专利技术的精神和范围之内可包括的备选、变体和等价物。而且，在下面对本专利技术的详细说明中，阐述了许多特定的细节，以便提供对本专利技术的彻底的理解。但是，应该理解的是，不具有这些特定细节也可实现本专利技术。另一方面，熟知的方法、过程、组件和电路并未被详细地说明，以不使得本专利技术没有必要地难以理解。图2说明了依据本专利技术的实施例的具有集成的缓冲器的示例性功率MOSFET 200。在诸如DC-DC降压变换器电路100的应用中，MOSFET 200可替换例如低压侧MOSFET开关110 (图 I)。MOSFET 200在外部被配置成单个器件，例如，具有一个漏极节点204、一个源极节点206和一个栅极节点202。在内部，MOSFET 200包括两个有源器件，低压侧MOSFET 210和缓冲器MOSFET 240。低压侧MOSFET 210可与低压侧MOSFET开关110 (图I)相似。例如，可将低压侧MOSFET 210设计成具有合意的特征，以用于在诸如DC-DC降压变换器电路100的电路中的应用。缓冲器240被基本上并联地耦接到低压侧MOSFET 210。例如，缓冲器MOSFET 240的漏极被耦接到低压侧MOSFET 210的漏极。缓冲器M0SFET240的源极被耦接到低压侧MOSFET 210的源极。缓冲器MOSFET 240的栅极通过栅极阻抗250被耦接到低压侧MOSFET210的栅极。缓冲器MOSFET 240比低压侧MOSFET 210更小，例如，缓冲器MOSFET 240包括比低压侧MOSFET 210更小的沟道面积。例如，缓冲器MOSFET 240可比低压侧MOSFET 210小10至100倍。例如，低压侧M0SFET210可包括功率MOSFET 200的沟道面积的95%，而缓冲器MOSFET 240包括功率MOSFET 200的沟道面积的5%。缓冲器MOSFET 240和低压侧MOSFET 210在它们各自的栅-漏极/栅-源极电荷比(Qgd/Qgs)也存在不同，这大体上反映了相应的器件的沟槽几何结构。栅极电荷特征Qgd (栅极到漏极电荷)和Qgs (栅极到源极电荷)通常是功率半导体的特定特征，例如，这些参数通常在器件数据表中被公布。然而，低压侧MOSFET 210可具有小于I. 0的栅-漏极/栅-源极电荷比，Qgd/Qgs，缓冲器MOSFET 240应具有较高的电荷比Qgd/Qgs，例如，比值在约I. 5至4的范围内。更高的比例可能是有益的。栅极阻抗250将缓本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：K特里尔，
申请(专利权)人：维西埃硅化物公司，
类型：发明
国别省市：