本說明書涉及半導體器件的實施例、電路布置的實施例和控制半導體器件的方法的實施例。特別地，本說明書涉及諸如基于MOS的功率半導體器件的功率半導體器件中的電流測量，例如涉及功率半導體器件中的電容性電流測量。

背景技術：

在機動車、消費者和工業(yè)應用中的現(xiàn)代設備的許多功能（諸如，轉(zhuǎn)換電能和驅(qū)動電動機或電機）依賴半導體器件。例如，絕緣柵雙極晶體管（IGBT）、金屬氧化物半導體場效應晶體管（MOSFET）和二極管（僅舉幾例）已經(jīng)用于各種應用，包括但不限于電源和電源轉(zhuǎn)換器中的開關。

半導體器件通常被設計成在額定條件下連續(xù)操作，根據(jù)該額定條件，例如，負載電流正常在大于預定時間段內(nèi)不會超過額定值。

偶爾，半導體器件可能仍然經(jīng)受顯著高于額定負載電流的過載電流。例如，這種過載電流的原因可能是電源的部件和負載中的至少一個中的短路。

盡管半導體器件可以不被設計成在過載狀態(tài)下連續(xù)操作，但是可能要求半導體器件能夠在一段時間內(nèi)承受過載電流，而不遭受任何損害。

然而，為了避免由于長期過載情形而引起對半導體器件的損害，已知的是，測量實際負載電流并且響應于檢測到實際負載電流超過額定值而適應半導體器件的控制。

技術實現(xiàn)要素：

根據(jù)實施例，半導體器件包括第一負載端子、第二負載端子和耦合到第一負載端子和第二負載端子的半導體本體，其中該半導體本體被配置成沿著第一負載端子和第二負載端子之間的負載電流路徑而傳導負載電流。該半導體器件還包括控制電極，該控制電極與半導體本體電絕緣并且被配置成控制負載電流路徑的一部分；以及電浮動傳感器電極，布置成與控制電極相鄰，其中傳感器電極與半導體本體和控制電極中的每個電絕緣并且電容性耦合到負載電流路徑。

根據(jù)另一實施例，電路布置包括半導體器件、驅(qū)動器和評估單元。半導體器件包括第一負載端子、第二負載端子和耦合到第一負載端子和第二負載端子的半導體本體，其中該半導體本體被配置成沿著第一負載端子和第二負載端子之間的負載電流路徑而傳導負載電流；控制電極，該控制電極與半導體本體電絕緣并且被配置成控制負載電流路徑；和電浮動傳感器電極，其中傳感器電極與半導體本體和控制電極中的每個電絕緣并且電容性耦合到負載電流路徑。驅(qū)動器包括電耦合到控制電極的控制信號輸出。評估單元包括傳感器信號輸入，該傳感器信號輸入電耦合到傳感器電極并且被配置成從傳感器電極接收傳感器信號。

根據(jù)又一實施例，介紹了一種控制半導體器件的方法。半導體器件具有半導體本體，該半導體本體被配置成在導通狀態(tài)和阻斷狀態(tài)中的每個狀態(tài)下操作，在導通狀態(tài)期間，負載電流在半導體器件的第一負載端子和第二負載端子之間的負載電流路徑中傳導，在阻斷狀態(tài)期間阻斷施加在第一負載端子和第二負載端子之間的電壓并且防止負載電流流動。該方法包括：借助于控制單元將控制信號輸出至半導體器件的控制電極，以用于將半導體器件設定在導通狀態(tài)和阻斷狀態(tài)之一；從電浮動傳感器電極（其與半導體本體和控制電極中的每個電絕緣并且電容性耦合到負載電流路徑）接收傳感器信號，該傳感器信號指示由半導體本體傳導的負載電流的大?。唤柚谠u估單元在第一時間間隔內(nèi)將接收到的傳感器信號與第一閾值范圍進行比較；根據(jù)比較確定結(jié)果信號；以及將結(jié)果信號輸出至控制單元。所述輸出包括：輸出結(jié)果信號，使得如果在第一時間間隔期間傳感器信號在第一閾值范圍之外則結(jié)果信號指示半導體器件的第一操作狀態(tài)；以及輸出結(jié)果信號，使得如果傳感器信號在第一閾值范圍內(nèi)則結(jié)果信號指示半導體器件的第二操作狀態(tài)。

本領域的技術人員在閱讀以下詳細描述時以及在查看附圖時將認識到附加的特征和優(yōu)點。

附圖說明

附圖中的部分不一定是成比例的，而是重點放在說明本發(fā)明的原理。而且，在附圖中相同的參考數(shù)字指定對應的部分。在附圖中：

圖1示意性地圖示了根據(jù)一個或多個實施例的半導體器件的豎直橫截面的區(qū)段；

圖2示意性地圖示了根據(jù)一個或多個實施例的半導體器件的豎直橫截面的區(qū)段；

圖3示意性地圖示了關于根據(jù)一個或多個實施例的半導體器件的透視圖的區(qū)段；

圖4示意性地圖示了關于根據(jù)一個或多個實施例的半導體器件的透視圖的區(qū)段；

圖5示意性地圖示了根據(jù)一個或多個實施例的電路布置的框圖的區(qū)段；

圖6示意性地圖示了根據(jù)一個或多個實施例的電路布置的一些方面的圖的區(qū)段；

圖7A-7B均示意性地圖示了根據(jù)一個或多個實施例的電路布置的一些方面的圖的區(qū)段；

圖8示意性地圖示了根據(jù)一個或多個實施例的控制半導體器件的方法的流程圖的區(qū)段；以及

圖9示意性地圖示了根據(jù)一個或多個實施例的半導體器件的示例性表示。

具體實施方式

在以下詳細描述中，參照附圖，該附圖形成本發(fā)明的一部分并且在附圖中通過說明的方式示出其中可以實踐本發(fā)明的具體實施例。

在這點上，可以參照所描述的附圖的取向使用方向術語，諸如，“頂”、“底”、“下”、“前”、“后”、“首”、“尾”、“下”、“上”等。因為可以以許多不同取向定位實施例的部件，所以方向術語用于說明的目的并且決不是限制的。要理解的是，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以利用其它實施例并且可以做出結(jié)構(gòu)或邏輯改變。因此，以下詳細描述不要以限制的意義進行理解，并且本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求限定。

現(xiàn)將詳細參照各種實施例，各種實施例的一個或多個示例被圖示在附圖中。通過解釋的方式提供每個示例，并且每個示例不意味著作為本發(fā)明的限制。例如，圖示或描述為一個實施例的部分的特征可以被使用在其它實施例上或者與其它實施例結(jié)合使用以產(chǎn)生又一實施例。旨在本發(fā)明包括這種修改和變化。使用具體語言來對示例進行描述，該具體語言不應解釋為限制所附權(quán)利要求的范圍。附圖不是成比例的，并且僅為了說明性目的。為了清楚起見，如果沒有另外陳述，則相同的元素或制造步驟在不同附圖中由相同的標記指定。

如該說明書中使用的術語“水平的”旨在描述與半導體襯底的水平表面或半導體本體的水平表面基本上平行的取向。這可以是例如半導體晶片或管芯的表面。例如，以下提到的第一橫向方向X和第二橫向方向Y兩者均可以是水平方向，其中第一橫向方向X和第二橫向方向Y可以彼此垂直。

如該說明書中使用的術語“豎直的”旨在描述一種取向，該取向基本上布置成與水平表面垂直，即與半導體晶片的表面的法線方向平行。例如，以下提到的延伸方向Z可以是與第一橫向方向X和第二橫向方向Y兩者垂直的豎直方向。

在該說明書中，n摻雜被稱為“第一導電類型”，而p摻雜被稱為“第二導電類型”?？商鎿Q地，可以采用相反摻雜關系，使得第一導電類型可以是p摻雜的，并且第二導電類型可以是n摻雜的。

另外，在該說明書內(nèi)，術語“摻雜劑濃度”可以指代平均數(shù)的摻雜劑濃度，或者相應地指代平均摻雜劑濃度或特定半導體區(qū)或特定半導體區(qū)域（諸如溝槽內(nèi)的半導體區(qū)）的表層電荷載流子濃度。因此，例如說明下述情況的陳述可以指示半導體區(qū)的相應平均摻雜劑濃度彼此不相同：特定半導體區(qū)呈現(xiàn)與另一半導體區(qū)的摻雜劑濃度相比更高或更低的某一摻雜劑濃度。

在本說明書的上下文中，術語“處于歐姆接觸”、“處于電接觸”、“處于歐姆連接”和“電連接的”旨在描述半導體器件的兩個區(qū)、區(qū)段、區(qū)域、部分或部件之間、或者一個或多個器件的不同端子之間、或者半導體的器件的部分或部件與端子或金屬化部（metallization）或電極之間存在低歐姆電連接或低歐姆電流路徑。另外，在本說明書的上下文中，術語“接觸”旨在描述相應半導體器件的兩個元件之間存在直接物理連接；例如彼此相接觸的兩個元件之間的過渡可以不包括另外的中間元件等。

此外，在本說明書的上下文中，如果沒有另外陳述，則術語“電絕緣”被用在其一般有效理解的上下文中，并且因此旨在描述兩個或更多個部件被彼此分離地定位并且不存在連接這些部件的歐姆連接。然而，彼此電絕緣的部件仍然可以彼此耦合，例如，機械耦合和/或電容性耦合和/或電感性耦合。舉個例子，電容器的兩個電極可以彼此電絕緣，并且同時例如借助于絕緣部（例如電介質(zhì)）彼此機械且電容性耦合。

該說明書中描述的特定實施例涉及而不限于，可以在電源轉(zhuǎn)換器或電源內(nèi)使用的功率半導體器件，諸如功率半導體晶體管。因此，在實施例中，半導體器件被配置用于承載要饋送至負載的負載電流和/或相應地由電源提供的負載電流。例如，半導體器件可以包括一個或多個有源功率半導體單元，諸如單片集成的二極管單元、和/或單片集成的晶體管單元、和/或單片集成的IGBT單元、和/或單片集成的RC-IGBT單元、和/或單片集成的MOS柵控二極管（MGD）單元、和/或單片集成的MOSFET單元和/或其衍生物。這種二極管單元和/或這種晶體管單元可以集成在功率半導體模塊中。

如該說明書中使用的術語“功率半導體器件”旨在描述具有高電壓阻斷能力和/或高電流承載能力的單個芯片上的半導體器件。換言之，這種功率半導體器件旨在用于高電流，通常在安培（Ampere）范圍，例如高達幾十或幾百安培，和/或高電壓，通常在15 V以上，更通常為100 V及以上。

圖9示意性地圖示了根據(jù)一個或多個實施例的半導體器件1的示例性表示。將基于圖9解釋半導體器件1的一些示例性部件和功能。

半導體器件1包括第一負載端子11和第二負載端子12。半導體本體10耦合到第一負載端子11和第二負載端子12中的每個負載端子，其中半導體本體10被配置成沿著第一負載端子11和第二負載端子12之間的負載電流路徑傳導負載電流。例如，負載電流借助于第二負載端子12被饋送至半導體本體10中，并且借助于第一負載端子11被輸出到半導體本體10之外，或者相應地，反之亦然。另外，在實施例中，半導體器件1可以被配置成雙向傳導負載電流。在實施例中，負載電流可以大于5 A、大于50A、大于100 A或甚至大于1 kA。

半導體器件1還可以包括控制電極131，該控制電極131與半導體本體10電絕緣并且被配置成控制負載電流路徑的至少一部分。例如，半導體器件1包括絕緣部（圖9中未示出），其被配置成建立控制電極131與半導體本體10之間的所述電絕緣。另外，根據(jù)實施例，控制電極131還可以與第二負載端子12和第一負載端子11電絕緣，其中后者絕緣也可以是借助于絕緣部建立的。

例如，控制電極131可以被配置成防止負載電流路徑形成，或者相應地切斷目前負載電流路徑以用于將半導體器件1設定為導通狀態(tài)和阻斷狀態(tài)之一或相應地用于維持半導體器件1的阻斷狀態(tài)。

根據(jù)實施例，半導體器件1還包括可以布置成與控制電極131相鄰的電浮動傳感器電極132。傳感器電極132可以與半導體本體10和控制電極131中的每個電絕緣。例如，傳感器電極132電容性耦合到負載電流路徑。

例如，控制電極131和傳感器電極132之間的距離總計小于3μm。所述距離甚至可以更小，例如，小于2μm、小于1μm或者甚至小于500 nm。

在實施例中，傳感器電極132可以被配置成提供傳感器信號。例如，傳感器信號指示由半導體本體10經(jīng)由負載電流路徑傳導的負載電流的大小。另外，傳感器信號可以由在傳感器電極132內(nèi)存在的至少一定量的電荷生成。根據(jù)實施例，傳感器信號自身對由半導體本體10傳導的負載電流沒有貢獻。

例如，傳感器電極132可以與半導體本體10的被負載電流路徑穿過的至少一區(qū)段形成電容器。因此，在傳感器電極132內(nèi)存在的電荷量可以響應于負載電流路徑的電荷載流子密度。例如，負載電流路徑的電荷載流子密度的增加可以導致傳感器電極132中的電荷量的增加。因此，在實施例中，由于傳感器電極132和半導體本體10之間的電容性耦合，由半導體本體10經(jīng)由負載電流路徑實際傳導的負載電流的大小可以影響在傳感器電極132內(nèi)存在的電荷量?？偠灾?，在實施例中，傳感器電極132被布置成使得：由于負載電流路徑和傳感器電極132之間的電容性耦合，負載電流路徑的電流密度在傳感器電極132內(nèi)感生一定量的電荷，其中這種感生的電荷量可以形成傳感器電極132提供的傳感器信號。

在實施例中，傳感器電極132和半導體本體10的被負載電流路徑穿過的區(qū)段之間的電容性耦合是僅借助于所述絕緣部（圖9中未圖示）建立的。換言之，傳感器電極132可以借助于例如僅絕緣部而電容性耦合到半導體本體10內(nèi)建立的負載電流路徑，如以上已解釋的，該絕緣部可以同時提供包括被負載電流路徑穿過的所述區(qū)段的半導體本體10和傳感器電極132之間的電絕緣。

例如，從半導體本體10的、被配置成形成負載電流路徑的一部分的區(qū)段到傳感器電極132的過渡僅包括絕緣部的區(qū)段。在實施例中，負載電流路徑和傳感器電極132之間的所述過渡的距離小于3μm。所述過渡的距離可以甚至更小，例如，小于2μm、小于1μm或甚至小于500 nm。因此，在實施例中，位于一側(cè)的傳感器電極132和位于另一側(cè)的半導體本體10的、被負載電流路徑穿過的區(qū)段之間的電壓僅沿著絕緣部下降。

圖1至圖4中的每個圖示意性地圖示了可以實現(xiàn)關于圖9示例性描述的半導體器件1的部件和/或功能中的一個或多個的示例性實施例。

圖1示意性地圖示了根據(jù)一個或多個實施例的半導體器件1的豎直橫截面的區(qū)段。在該示例中，豎直橫截面平行于由豎直方向Z和第一橫向方向X限定的平面。圖1中圖示的半導體器件1的每個部件可以沿著第二橫向方向Y延伸。

半導體器件1包括第一負載端子11和第二負載端子12。例如，第一負載端子11可以包括第一金屬化部，例如，前側(cè)金屬化部，并且第二負載端子12可以包括第二金屬化部，例如，背側(cè)金屬化部。半導體本體10耦合到第一負載端子11和第二負載端子12中的每個負載端子，其中半導體本體10被配置成沿著第一負載端子11和第二負載端子12之間的負載電流路徑傳導負載電流。例如，負載電流借助于第二負載端子12被饋送至半導體本體10中并且借助于第一負載端子11被輸出到半導體本體10之外，或者相應地，反之亦然。另外，在實施例中，半導體器件1可以被配置成雙向傳導負載電流，例如，在平行于豎直方向Z和與豎直方向Z相對的方向中的每個方向上傳導負載電流。

半導體本體10可以包括半導體漂移區(qū)101，該半導體漂移區(qū)101具有第一導電類型的摻雜劑并且被配置成形成負載電流路徑的至少一部分。在實施例中，半導體漂移區(qū)101是n^-摻雜區(qū)，例如，具有相對低的施主摻雜劑濃度的區(qū)。

半導體本體10還可以包括具有與第一導電類型互補的第二導電類型的摻雜劑的一個或多個半導體本體區(qū)103。例如，半導體本體區(qū)103是p摻雜的，其中相應的半導體本體區(qū)103的摻雜劑濃度可以變化。例如，半導體本體區(qū)103均連接至第一負載端子11，其中，相比于例如沿著豎直方向Z布置得更深的半導體本體區(qū)103的區(qū)段，在第一負載端子11附近的半導體本體區(qū)的摻雜劑濃度可選地可以更高。

半導體器件1還可以包括電連接至第一負載端子11的一個或多個源極區(qū)102。例如，源極區(qū)102是半導體源極區(qū)102，該半導體源極區(qū)102包括例如處于相對高的摻雜劑濃度的第一導電類型的摻雜劑。在實施例中，半導體源極區(qū)102是n⁺摻雜區(qū)。在另一實施例中，源極區(qū)102是金屬源極區(qū)102。例如，源極區(qū)102中的每個借助于相應的半導體本體區(qū)103與半導體漂移區(qū)101隔離，如圖1示意性地圖示的那樣。另外，在相應的源極區(qū)102之下的區(qū)段，半導體本體區(qū)103可以呈現(xiàn)相對高的摻雜劑濃度，例如p⁺區(qū)段。例如，這可以允許減小閂鎖的風險。在源極區(qū)102和半導體本體區(qū)103之間的相應過渡附近，半導體本體區(qū)103的相應區(qū)段的摻雜劑濃度可以相對低。

半導體器件1還可以包括與半導體本體10電絕緣并且被配置成控制負載電流路徑的一部分的一個或多個控制電極131。例如，半導體器件1包括絕緣構(gòu)133，該絕緣結(jié)構(gòu)133被配置成建立一個或多個控制電極131和半導體本體10之間的所述電絕緣。另外，根據(jù)實施例，一個或多個控制電極131還可以與第二負載端子12和第一負載端子11電絕緣，其中后者絕緣還可以是借助于絕緣結(jié)構(gòu)133建立的。

在實施例中，一個或多個控制電極131中的每個布置在至少一個源極區(qū)102和至少一個半導體本體區(qū)103附近，并且被配置成在從半導體本體10的外部接收到控制信號時，在半導體本體區(qū)103內(nèi)感生反型溝道以用于形成所述負載電流路徑。因此，在實施例中，借助于一個或多個控制電極131在一個或多個半導體本體區(qū)103內(nèi)感生的一個或多個反型溝道均可以形成以上提到的負載電流路徑的至少一部分。另外，一個或多個控制電極131可以被配置成防止負載電流路徑形成，或者相應地切斷目前負載電流路徑以用于將半導體器件1設定為阻斷狀態(tài)或相應地用于維持半導體器件1的阻斷狀態(tài)。

根據(jù)一個或多個實施例，以上提到的半導體器件1的部件，即可以包括一個或多個半導體本體區(qū)103和一個或多個源極區(qū)102的半導體本體10、絕緣結(jié)構(gòu)133和一個或多個控制電極131可以形成半導體器件1的MOS控制頭。

根據(jù)圖1中示意性圖示的實施例，一個或多個控制電極131可以布置在半導體本體10的表面10-1之上，從而產(chǎn)生例如平面柵結(jié)構(gòu)。根據(jù)一個或多個其它實施例，例如如其將關于圖2至圖4解釋的，一個或多個控制電極131還可以均被包括在半導體器件1的相應的溝槽中，從而產(chǎn)生例如半導體器件1的溝槽柵結(jié)構(gòu)。

圖1至圖4中的每個圖示的半導體器件1的示例性結(jié)構(gòu)可以被采用以例如用于形成功率半導體器件，諸如IGBT、RC-IGBT、MOSFET、MGD和/或其衍生物。為此，應當理解，如圖1至圖4中示意性且示例性圖示的半導體器件1的實施例可以包括附加的半導體區(qū)，例如，在第二負載端子12附近的場停止層（也被稱為緩沖層），例如相對高摻雜的n⁺層，和/或在第二負載端子12附近的發(fā)射極層，諸如p⁺發(fā)射極層、一個或多個n短路（short）等。另外，在實施例中，第一負載端子11可以形成源極（S）電極，第二負載端子12可以形成漏極（D）電極并且一個或多個控制電極131可以形成柵極（G）電極。

根據(jù)實施例，半導體器件1還包括可以布置成與控制電極131相鄰的電浮動傳感器電極132。傳感器電極132可以與半導體本體10和控制電極131中的每個電絕緣。例如，傳感器電極132電容性耦合到負載電流路徑。

根據(jù)圖1中示意性圖示的實施例，所述絕緣結(jié)構(gòu)133可以被配置成提供位于一側(cè)的傳感器電極132和位于另一側(cè)的一個或多個控制電極131和半導體本體10中的每個之間的電絕緣。另外根據(jù)圖1中示意性圖示的示例性實施例，傳感器電極132還可以呈現(xiàn)平面結(jié)構(gòu)并且可以布置在半導體本體10的表面10-1之上。

例如，至少一個控制電極131和傳感器電極132之間沿著第一橫向方向X的距離總計小于3μm。所述距離可以甚至更小，例如，小于2μm、小于1μm或者甚至小于500 nm。因此，應當理解，根據(jù)一個或多個實施例，傳感器電極132和半導體本體10的有源區(qū)可以在第一橫向方向X和第二橫向方向Y中的至少一個上呈現(xiàn)共同橫向延伸范圍。在本說明書內(nèi)，半導體本體10的有源區(qū)是實際上傳導負載電流而非例如測量電流等的區(qū)。例如，有緣區(qū)可以被邊緣區(qū)（未圖示；也被稱為“結(jié)終端區(qū)”或“非有源區(qū)”）環(huán)繞。半導體器件1的有源區(qū)可以由一個或多個有源單元（例如，條形單元或針形單元）形成，其中每個有源單元可以包括如圖1示例性圖示且以上解釋的MOS控制頭。例如，傳感器電極132可以是這種有源單元的一部分。相比之下，傳感器電極132例如不是僅用于測量目的并且不用于傳導負載電流的單元的一部分。

在實施例中，傳感器電極132可以被配置成例如向半導體本體10的外部提供傳感器信號。例如，該傳感器信號指示由半導體本體10經(jīng)由負載電流路徑傳導的負載電流的大小。另外，傳感器信號可以由在傳感器電極132內(nèi)存在的至少一定量的電荷生成。根據(jù)實施例，傳感器信號自身對由半導體本體10傳導的負載電流沒有貢獻。

例如，傳感器電極132可以與半導體本體10的被負載電流路徑穿過的至少一區(qū)段形成電容器，例如，與半導體漂移區(qū)101和半導體本體區(qū)103中的至少一個形成電容器。因此，在傳感器電極132內(nèi)存在的電荷量可以響應于負載電流路徑的電荷載流子密度，如以上已解釋的，該負載電流路徑可以部分地借助于至少在半導體本體區(qū)103中和/或在半導體漂移區(qū)101的表面處的反型溝道形成。例如，負載電流路徑的電荷載流子密度的增加可以導致傳感器電極132中的電荷量的增加。因此，在實施例中，由于傳感器電極132和半導體本體10之間的電容性耦合，由半導體本體10經(jīng)由負載電流路徑實際傳導的負載電流的大小可以影響存在于傳感器電極132中的電荷量。傳感器電極132可以被布置成使得：由于負載電流路徑和傳感器電極132之間的電容性耦合，負載電流路徑的電流密度在傳感器電極132內(nèi)感生一定量的電荷，其中這種感生的電荷量可以形成傳感器電極132提供的傳感器信號。

在實施例中，傳感器電極132和半導體本體10的被負載電流路徑穿過的區(qū)段之間的電容性耦合是僅借助于所述絕緣結(jié)構(gòu)133建立的。換言之，傳感器電極132可以借助于例如僅絕緣結(jié)構(gòu)133而電容性耦合到半導體本體10內(nèi)建立的負載電流路徑，如以上已解釋的，該絕緣結(jié)構(gòu)133可以同時提供包括被負載電流路徑穿過的所述區(qū)段的半導體本體10和傳感器電極132之間的電絕緣。

例如，從半導體本體10的、被配置成形成負載電流路徑的一部分的區(qū)段到傳感器電極132的過渡僅包括絕緣結(jié)構(gòu)133的區(qū)段。在實施例中，負載電流路徑和傳感器電極132之間的所述過渡的距離小于3μm。所述過渡的距離可以甚至更小，例如，小于2μm、小于1μm或甚至小于500 nm。因此，在實施例中，位于一側(cè)的傳感器電極132和位于另一側(cè)的半導體本體10的被負載電流路徑穿過的區(qū)段之間的電壓僅沿著絕緣結(jié)構(gòu)133下降。因此，根據(jù)一個或多個實施例，傳感器電極132和半導體本體10的所述區(qū)段之間的電壓降不包括跨半導體本體的半導體漂移區(qū)101或任何其它區(qū)的顯著的另外的電壓降。例如，所述另外的電壓降低于1 V、低于0.5 V或甚至低于0.2 V。在實施例中，所述另外的電壓降可以甚至總計為零。

根據(jù)圖2中示意性圖示的實施例，控制電極131和傳感器電極132中的每個被包括在半導體器件1的溝槽13中。溝槽13沿著豎直方向Z延伸至半導體本體10中（例如，延伸至半導體漂移區(qū)101中），并且可以被布置成與半導體本體區(qū)103的區(qū)段接觸。溝槽13還可以被布置成與源極區(qū)102的區(qū)段接觸。

應當理解，如果沒有另外陳述，則上述關于下述各項所陳述的內(nèi)容可以同等地適用于圖2至圖4中的每個示意性圖示的實施例：圖1中示意性圖示的半導體器件1的控制電極131、傳感器電極132、絕緣結(jié)構(gòu)133、半導體本體區(qū)103、源極區(qū)102、半導體漂移區(qū)101、半導體本體10、第一負載端子11和第二負載端子12。

根據(jù)圖2中示意性圖示的實施例，所述溝槽13還包括絕緣結(jié)構(gòu)133，該絕緣結(jié)構(gòu)133使控制電極131和傳感器電極132中的每個與半導體本體10電絕緣并且使控制電極131與傳感器電極132電絕緣。

在實施例中，控制電極131沿著豎直方向Z延伸至少直到半導體本體區(qū)103的、可以與溝槽13接觸的區(qū)段。如以上已經(jīng)解釋的，控制電極131可以被配置成在半導體本體區(qū)103內(nèi)感生反型溝道，以便形成第一負載端子11和第二負載端子12之間的所述負載電流路徑。如果半導體器件呈現(xiàn)豎直設置，如圖2中示例性圖示的那樣，則負載電流路徑可以沿著溝槽13的豎直延伸形成，并且從而位于傳感器電極132附近。如以上已經(jīng)進一步解釋的，由于位于一側(cè)的半導體本體10的、被負載電流路徑穿過的區(qū)段和位于另一側(cè)的傳感器電極132之間的電容性耦合，存在于所形成的負載電流路徑內(nèi)的電荷載流子密度可以影響存在于傳感器電極132內(nèi)的電荷量。如以上已經(jīng)進一步解釋的，根據(jù)一個或多個實施例，可以借助于絕緣結(jié)構(gòu)133建立所述電容性耦合。

根據(jù)圖2中示意性圖示的實施例，傳感器電極132可以布置在與控制電極131相同的溝槽13內(nèi)。例如，傳感器電極132沿著豎直方向Z延伸至少直到控制電極131。在圖2中示意性圖示的實施例中，傳感器電極132的至少一區(qū)段布置在控制電極131之下。另外，如圖2中所圖示的，至少部分地包括在溝槽13中的絕緣結(jié)構(gòu)133可以形成溝槽13的側(cè)壁138和底部139。

根據(jù)實施例，絕緣結(jié)構(gòu)的厚度可以沿著豎直方向Z變化。例如，溝槽側(cè)壁138包括上部分和下部分，并且其中絕緣結(jié)構(gòu)133在下部分的厚度d2等于或小于絕緣結(jié)構(gòu)133在上部分的厚度d1。如圖2中所指示的，控制電極131可以布置在上部分的水平處并且傳感器電極132可以布置在下部分的水平處。因此，絕緣結(jié)構(gòu)133的、沿著第一橫向方向X使控制電極131與半導體本體10絕緣的區(qū)段可以比絕緣結(jié)構(gòu)133的、沿著第一橫向方向X使傳感器電極132與半導體本體10絕緣的區(qū)段更厚。

另外，絕緣結(jié)構(gòu)133在溝槽底部139的厚度（例如，圖2中指示的距離d3和/或距離d4）可以等于或小于絕緣結(jié)構(gòu)133在溝槽側(cè)壁138的厚度（例如，圖2中指示的距離d1和/或距離d2）。例如，有效地使傳感器電極132與半導體本體10絕緣的絕緣結(jié)構(gòu)133的厚度（例如，圖2中指示的距離d3和d4中的一個或每個）等于或小于有效地使控制電極131與半導體本體10絕緣的絕緣結(jié)構(gòu)133的厚度（例如，圖2中指示的距離d1）。在示例中，絕緣結(jié)構(gòu)133沿著豎直方向Z上的從傳感器電極132到半導體本體10的豎直路徑的厚度（例如，距離d4）小于絕緣結(jié)構(gòu)133沿著第一橫向方向X上的從控制電極131到半導體本體10的路徑的厚度（例如，距離d1）。例如，在控制電極131和半導體本體10之間，沿著豎直方向Z的所述厚度（例如，距離d4）總計小于沿著第一橫向方向X的所述厚度（例如，距離d1）的90%。這同樣可以適用于絕緣結(jié)構(gòu)133在溝槽13的溝槽拐角處的厚度（例如，距離d3）。因此，在實施例中，絕緣結(jié)構(gòu)133和溝槽13被設計成使得以下方程（i）和（ii）中的至少一個適用：

。

另外，絕緣結(jié)構(gòu)133沿著第一橫向方向X上的從傳感器電極132到半導體本體10的路徑的厚度（例如，距離d2）還可以小于沿著第一橫向方向X、存在于控制電極131和半導體本體10之間的所述厚度（例如，距離d1），其中沿著第一橫向方向X、在傳感器電極132和半導體本體10之間的所述厚度（例如，距離d2）還可以基本上等于沿著第一橫向方向X、在控制電極131和半導體本體10之間的厚度（例如，距離d1）。

另外，應當理解，溝槽13可以呈現(xiàn)沿著第一橫向方向X的基本上對稱設置，即溝槽13可以相對于與豎直方向平行的軸鏡面對稱。因此，距離d1、d2和d3可以同等地存在于兩個溝槽側(cè)壁138中的每個溝槽側(cè)壁處。

還根據(jù)圖2中示意性圖示的實施例，傳感器電極132和控制電極131之間在豎直方向Z上的距離可以總計小于3μm。所述距離可以甚至更小，例如小于2μm、小于1μm或甚至小于500 nm。因此，傳感器電極132可以布置在控制電極131附近。

圖3示意性地圖示關于根據(jù)一個或多個實施例的半導體器件1的透視圖的區(qū)段。圖3中示意性圖示的實施例的原理設置對應于圖2中示意性圖示的實施例的設置。因此，如果沒有另外陳述，則以上關于圖2的實施例陳述的內(nèi)容可以同等地適用于圖3的實施例。如介紹性地提到的，半導體本體區(qū)103可以呈現(xiàn)非均勻摻雜劑濃度。例如，半導體本體區(qū)103的、與第一負載端子11（未被圖示在圖3中）接觸的接觸區(qū)段103-1是相對高摻雜的，而半導體本體區(qū)103的剩余區(qū)段103-2可以呈現(xiàn)中等摻雜劑濃度。例如，所述接觸區(qū)段103-1是p⁺摻雜區(qū)，而剩余區(qū)段130-2是p摻雜區(qū)。

另外，如圖3中圖示的，傳感器電極132可以被配置成向半導體本體10的外部提供傳感器信號。根據(jù)圖3中示意性圖示的示例性實施例，這可以通過特定空間尺寸的傳感器電極132來實現(xiàn)。例如，傳感器電極132可以包括橫向區(qū)段132-1，該橫向區(qū)段132-1布置成完全在控制電極131之下并且可以具有與控制電極131共有的、沿著第一橫向方向X和第二橫向方向Y中的每個的橫向延伸范圍。另外，傳感器電極132可以包括與橫向區(qū)段132-1接觸的豎直區(qū)段132-2，該豎直區(qū)段132-2從橫向區(qū)段132-1平行于豎直方向Z延伸直到半導體本體10的表面10-1。在這一點，傳感器電極132可以通過傳感器電極接觸構(gòu)件來接觸，傳感器電極接觸構(gòu)件是例如表面金屬化部（未圖示），例如接觸滑槽（runner）和/或接觸焊盤等?？梢圆捎盟鰝鞲衅麟姌O接觸構(gòu)件例如用于將傳感器信號轉(zhuǎn)發(fā)至評估單元，該評估單元例如被配置成例如根據(jù)值評估所提供的傳感器信號。將在下面進一步更詳細闡明該可選方面。

另外，沿著第二橫向方向Y、在控制電極131和傳感器電極132的豎直區(qū)段132-2之間的距離d_Y可以總計小于3μm，并且沿著豎直方向、在控制電極131和傳感器電極132的橫向區(qū)段132-1之間的距離d_Z也可以總計小于3μm。所述距離d_Y和距離d_Z中的一個或兩者可以甚至更小，例如小于2μm、小于1μm或甚至小于500 nm。

根據(jù)圖4中示意性圖示的又一實施例，傳感器電極132可以布置在分離的溝槽13-2中，并且與可以布置在另一分離的溝槽13-1中的控制電極131相比，傳感器電極132可以呈現(xiàn)例如相同的空間尺寸。如還在圖4中圖示的，與控制電極131相比，傳感器電極132沿著豎直方向Z不一定延伸得更深。沿著第二橫向方向Y的、控制電極131和傳感器電極132之間的距離d_Y可以總計小于3μm。所述距離可以甚至更小，例如小于2μm、小于1μm或甚至小于500 nm。另外，控制電極131可以借助于第一絕緣結(jié)構(gòu)133-1與半導體本體電絕緣，并且傳感器電極132可以借助于第二絕緣結(jié)構(gòu)133-2與半導體本體10電絕緣?？刂齐姌O131和傳感器電極132之間的空間可以如圖4示意性地圖示地那樣基本上被填充有另外的絕緣結(jié)構(gòu)133-3，或者可替換地被填充有諸如n區(qū)和/或p區(qū)的半導體區(qū)。例如，可以采用如圖4中示意性地圖示的結(jié)構(gòu)用于在半導體器件1內(nèi)建立所謂的微圖案溝槽（micro-pattern-trench）結(jié)構(gòu)。

圖5示意性地圖示了根據(jù)一個或多個實施例的電路布置3的框圖的區(qū)段。電路布置3包括半導體器件1、用于操作半導體器件1的驅(qū)動器31和用于從半導體器件1接收傳感器信號的評估單元33。

電路布置3的半導體器件1可以呈現(xiàn)如圖9中或圖1至圖4中的一個中示例性且示意性圖示的類似或相同的設置。因此，電路布置3的半導體器件1可以包括第一負載端子11、第二負載端子12和耦合到所述負載端子11、12的半導體本體10，其中半導體本體10可以被配置成沿著所述端子11、12之間的負載電流路徑傳導負載電流。電路布置3的半導體器件1還可以包括控制電極131，該控制電極131與半導體本體10電絕緣并且被配置成例如以與以上關于圖1至圖4和圖9所解釋的方式控制負載電流路徑。另外，電路布置3的半導體器件1可以包括電浮動傳感器電極132，其中所述傳感器電極132可以與半導體本體10和控制電極131中的每個電絕緣，并且可以電容性耦合到可以在半導體本體10內(nèi)形成的負載電流路徑。

應當理解，電路布置3的半導體器件1可以與以上關于圖1至圖4和圖9所描述的實施例中的一個相同。因此，以上陳述的內(nèi)容可以同等地適用于電路布置3的半導體器件1。另外，以下關于電路布置3的半導體器件1的可選方面陳述的內(nèi)容可以同等地適用于以上關于圖1至圖4和圖9所描述的半導體器件的實施例。

電路布置3的驅(qū)動器31可以包括控制信號輸出311，該控制信號輸出311電耦合（例如電連接）到半導體器件1的控制電極131。例如，驅(qū)動器被配置成向控制電極131提供控制信號，使得控制電極131可以將半導體本體10設定在導通狀態(tài)和阻斷狀態(tài)之一。為此，驅(qū)動器31可以包括控制信號發(fā)生器313，該控制信號發(fā)生器313可以被配置成例如通過在負載端子11、12之一和控制電極131之間施加電壓來生成所述控制信號。在接收到控制信號時，控制電極131可以控制半導體本體10內(nèi)的負載電流路徑，例如通過在半導體本體10的半導體本體區(qū)（未圖示）內(nèi)感生反型溝道以便形成所述負載電流路徑。由此，可以將半導體器件1設定為導通狀態(tài)。另外，在接收到控制信號時，控制電極131可以切斷負載電流路徑。由此，可以將半導體器件1設定為阻斷狀態(tài)。

評估單元33可以包括傳感器信號輸入331，該傳感器信號輸入311電耦合（例如電連接）到傳感器電極132并且被配置成從傳感器電極132接收傳感器信號。如以上已經(jīng)解釋的，傳感器信號可以指示由半導體器件經(jīng)由負載電流路徑傳導的負載電流的大小。例如，評估單元33被配置成從接收到的傳感器信號得出結(jié)果信號，該結(jié)果信號指示半導體本體10的操作狀態(tài)。以下將介紹這種操作狀態(tài)的示例。為此，評估單元33可以包括處理構(gòu)件333，該處理構(gòu)件333被配置成處理接收到的傳感器信號并且輸出結(jié)果信號。應當理解，在實施例中，可以通過完全無源的部件（諸如電容器和/或電阻器）設立處理構(gòu)件333，但是在其它實施例中處理構(gòu)件333還可以包括模擬和/或數(shù)字處理單元。因此，結(jié)果信號可以是模擬結(jié)果信號或數(shù)字結(jié)果信號。

另外，在實施例中，評估單元33可以耦合到驅(qū)動器31，并且可以被配置成向驅(qū)動器31提供結(jié)果信號。例如，提供給驅(qū)動器31的結(jié)果信號可以使控制信號發(fā)生器313將控制信號提供給控制電極131，使得將負載電流路徑切斷，例如使得將半導體器件1設定為阻斷狀態(tài)。例如，這如果在下述情況則可以適用：在結(jié)果信號指示半導體器件1的過載狀態(tài)的情況下，即在實際上傳導的負載電流顯著大于針對其設計半導體器件1的額定負載電流的情況下。

在實施例中，控制信號發(fā)生器313被配置成例如在額定操作期間例如響應于從系統(tǒng)控制器35接收到指令而通過提供具有第一信號曲線（course）的控制信號來將半導體器件1設定為阻斷狀態(tài)（以下將更詳細地解釋），并且例如在過載狀態(tài)期間例如響應于從評估單元33接收到結(jié)果信號而通過提供具有與第一信號曲線不同的第二信號曲線的控制信號來將半導體器件1設定為阻斷狀態(tài)。例如，與第一信號曲線相比，控制信號的第二信號曲線可以引起半導體器件1的較慢或相應地較軟的關斷過程（阻斷狀態(tài)）。例如，這可以通過以下來實現(xiàn)：例如在由系統(tǒng)控制器35命令的規(guī)則關斷期間以與在額定操作條件期間的關斷相比更低的電流對控制電極131進行放電。

電路布置3還可以包括所述系統(tǒng)控制器35，該系統(tǒng)控制器35可以耦合到驅(qū)動器31和評估單元33中的每個。評估單元33可以被配置成向系統(tǒng)控制器35提供結(jié)果信號，例如，可替換地向驅(qū)動器31提供結(jié)果信號或另外向驅(qū)動器31提供結(jié)果信號。

系統(tǒng)控制器35可以被配置成例如通過命令驅(qū)動器31將半導體器件1設定為導通狀態(tài)和阻斷狀態(tài)之一來控制驅(qū)動器31。另外，系統(tǒng)控制器35可以包括附加的評估構(gòu)件（未圖示），該評估構(gòu)件用于例如通過監(jiān)測所提供的結(jié)果信號評估由評估單元33提供的結(jié)果信號。另外，系統(tǒng)控制器35可以被配置成根據(jù)所評估的結(jié)果信號命令驅(qū)動器31。例如，系統(tǒng)控制器35可以被配置成控制多于一個的半導體器件1，例如包括多個半導體器件1的整個功率轉(zhuǎn)換器。為此，系統(tǒng)控制器35可以包括數(shù)字信號處理構(gòu)件，即用于存儲包括指令集的代碼的存儲器，該指令集指示至少一個控制算法（例如，脈沖寬度調(diào)制控制算法或用于控制一個或多個半導體器件1的另一智能驅(qū)動概念）。

因此，在實施例中，評估單元33可以被配置成向驅(qū)動器31提供結(jié)果信號，其中驅(qū)動器31可以被配置成響應于接收到結(jié)果信號而例如通過提供具有第二信號曲線的控制信號來將半導體器件設定為阻斷狀態(tài)，如以上已經(jīng)解釋的，該第二信號曲線可以導致與額定操作相比較更慢或相應地更軟的關斷過程。另外，在從評估單元33接收到結(jié)果信號時，驅(qū)動器31可以被配置成忽視從系統(tǒng)控制器35接收到的最終相反指令。由此，可以啟動半導體器件1的中間關斷過程（阻斷狀態(tài)），因為在該實施例中結(jié)果信號在被提供給驅(qū)動器31之前未經(jīng)受借助于系統(tǒng)控制器35進行的另外評估步驟，而是代替地通過評估單元33被直接提供給驅(qū)動器31。

根據(jù)實施例，評估單元33可以被配置成將傳感器信號輸入331設定在高阻抗狀態(tài)。由此，傳感器電極132可以保持電浮動。然而，應當理解，在一個或多個實施例中，傳感器電極132可以接收載波信號（例如呈現(xiàn)正弦波曲線的載波信號）或者可以以其它方式被偏置，例如以允許傳感器信號的差分檢測，例如可以由于負載電流路徑的某一電荷載流子密度而在傳感器電極132中感生的電荷量的差分檢測。

現(xiàn)在將關于圖6和圖7A-B解釋電路布置3的實施例的另外的可選方面。

圖6示意性地圖示了評估單元33的處理構(gòu)件333，該處理構(gòu)件333經(jīng)由傳感器信號輸入331電連接至傳感器電極132。另外，驅(qū)動器31的控制信號發(fā)生器313借助于控制信號輸出311電連接至控制電極132。如圖6中所圖示的，處理構(gòu)件333和控制信號發(fā)生器313中的每個可以集成到單個殼體34中。另外，在圖5和圖6中，驅(qū)動器31和評估單元33被圖示為定位在半導體器件1的外部。然而，應當理解，根據(jù)一個或多個實施例，半導體器件1可以將半導體本體10與驅(qū)動器31和評估單元33中的至少一個單片集成在單個半導體芯片中。

半導體器件1的傳感器電極132被示意性地圖示為電阻器18和電容器19的一個電極19-1。如已經(jīng)關于圖1至圖4和圖9中示意性圖示的實施例所解釋的，傳感器電極132可以與半導體本體10的至少一區(qū)段形成電容器，該區(qū)段被第一負載端子11和第二負載端子12之間的負載電流路徑穿過。半導體本體10的所述區(qū)段（例如，半導體漂移區(qū)101和半導體本體區(qū)103中的至少一個的區(qū)段）可以形成電容器19的第二電極19-2。如以上已經(jīng)進一步解釋的，所述電極19-1和19-2可以通過絕緣部的區(qū)段（例如，通過絕緣結(jié)構(gòu)133的區(qū)段）彼此耦合。換言之，所述區(qū)段可以被配置成將由傳感器電極132形成的第一電極19-1耦合到第二電極19-2，該第二電極19-2由半導體本體10的被負載電流路徑穿過的所述區(qū)段形成。所述部件即由傳感器電極132形成的第一電極19-1、絕緣部的區(qū)段和半導體本體10的所述區(qū)段，可以形成電容器19，如圖6示意性地圖示的那樣。因此，根據(jù)一個或多個實施例，第一電極19-1和第二電極19-2之間的電壓差不包括跨半導體漂移區(qū)101的任何顯著的另外的電壓降。

另外，穿過半導體本體10的所述區(qū)段的負載電流路徑的區(qū)段（其在傳感器電極132附近）可以被視為電壓源15，因為其可以在傳感器電極132內(nèi)感生一定量的電荷。在圖6中，負載電流路徑的所述區(qū)段因此被圖示為電壓源15，該電壓源15被配置成生成相對于第一參考電勢16a的電壓，該第一參考電勢16a可以是例如第一負載端子11或第二負載端子12的電勢。因此，打個比方說，根據(jù)電壓源15所生成的電壓，即根據(jù)負載電流路徑的電荷載流子密度，在第一電極19-1上存在的電荷量（即，第一電極19-1的電勢）可以變化。第一電極19-1的電勢可以作為傳感器信號而被傳遞給傳感器信號輸入331，該傳感器信號輸入331可以如以上所陳述地那樣被設定為高阻抗狀態(tài)。可以例如由傳感器電極132的電極材料的有限電導率以及傳感器電極132與評估單元33的傳感器信號輸入331的連接來表示傳感器電極132的電阻18，并且電阻18因此可以相對低，例如，小于10Ω。

如以上已經(jīng)解釋的，評估單元33的處理構(gòu)件333可以以完全無源部件的形式存在，處理構(gòu)件333的示意性示例被圖示在圖7A中。在那里，評估單元33包括耦合到第二參考電勢16b的傳感器電阻器17，該第二參考電勢16b可以是例如第一負載端子11和第二負載端子12之一的電勢。第一參考電勢16a可以與第二參考電勢16b相同。根據(jù)一個或多個實施例，跨傳感器電阻器17的電壓降可以形成結(jié)果信號。

根據(jù)另一實施例，該實施例的示例被示意性地圖示在圖7B中，評估單元33可以包括濾波器件3331，該濾波器件3331被配置成對經(jīng)由傳感器信號輸入331接收到的傳感器信號進行濾波。例如，濾波器件3331上游連接至處理構(gòu)件333（參照圖6，未被圖示在圖7B中），以便向處理構(gòu)件333提供經(jīng)濾波的結(jié)果信號。在另一實施例中，濾波器件3331形成處理器構(gòu)件333的一部分或者相應地完全實現(xiàn)處理構(gòu)件333。

濾波器件3331可以呈現(xiàn)濾波特性。這種濾波特性可以通過無源部件和/或數(shù)字部件的配置限定。例如，濾波特性通過濾波時間常數(shù)、帶寬和增益中的至少一個限定。

評估單元33的濾波器件3331可以包括例如一個或多個電阻器、一個或多個電容器和/或一個或多個電感器，以便提供限定的濾波特性。在實施例中，半導體器件1將所述濾波器件3331中的至少一個部件單片集成例如在半導體本體10內(nèi)?？商鎿Q地，濾波器件3331的至少一些部件可以通過外部單元來實現(xiàn)，外部單元諸如是布置在半導體器件1外部的分離電阻器、電容器和/或電感器。

在另一實施例中，評估單元33可以包括被配置成將傳感器信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字傳感器信號的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC）。在該實施例中，評估單元33可以包括被配置成對數(shù)字傳感器信號進行數(shù)字化處理的數(shù)字信號處理構(gòu)件，其中這種處理可以包括在濾波器件3331內(nèi)進行數(shù)字濾波。

例如，濾波器件3331可以包括帶通濾波器、低通濾波器和/或可以包括例如積分器。所述示例性低通濾波器可以呈現(xiàn)例如幾百ns或幾μs的時間常數(shù)?？梢岳缤ㄟ^模擬部件實現(xiàn)和/或數(shù)字化實現(xiàn)積分器。

在實施例中，濾波器件3331可以是可控濾波器件3331，該可控濾波器件3331可以根據(jù)其濾波特性進行控制。例如，評估單元33可以被配置成控制濾波器件3331的濾波特性，例如，濾波器件3331的濾波時間常數(shù)、帶寬和增益中的至少一個。

例如，評估單元33被配置成根據(jù)半導體器件1的操作狀態(tài)來控制濾波器件3331的濾波特性，該操作狀態(tài)可以包括例如阻斷狀態(tài)和導通狀態(tài)。

例如，通過評估單元33來控制濾波特性，使得濾波器件3331在預定消隱時間段內(nèi)阻斷傳感器信號。在實施例中，以從阻斷狀態(tài)到導通狀態(tài)的轉(zhuǎn)變來觸發(fā)消隱時間段的開始。例如，這種觸發(fā)可以由控制信號的對應曲線引起。為此，評估單元33可以被配置成還接收由驅(qū)動器33提供的控制信號。另外，消隱時間段可以在例如100 ns到例如2μs的范圍內(nèi)。因此，在消隱時間段期間，傳感器信號被“忽視”，例如在消隱時間段期間，結(jié)果信號不改變。這可以允許防止故障測量?？刂茷V波器件3331的另外的可選方面在下面進行解釋。

在實施例中，濾波特性（例如，濾波器件3331的濾波時間常數(shù)、增益和/或帶寬）可以根據(jù)在控制信號輸出311處存在的信號被改變。例如，正好在控制信號的轉(zhuǎn)變之后，可以使濾波器件3331處于下述模式：在該模式中濾波器件3331不會快速地對輸入至濾波器件3331的傳感器信號的小改變作出反應。可以另外或可替換地還根據(jù)實際濾波器件輸出值（例如，如果經(jīng)濾波的傳感器信號在某一時間內(nèi)低于或高于某一閾值）而改變?yōu)V波特性。另外，可以另外或可替換地還根據(jù)與一個或多個其它功率開關有關的另一控制信號修改濾波特性，例如以便增加針對開關噪聲的魯棒性。

圖8示意性地圖示根據(jù)一個或多個實施例的控制半導體器件的方法2的流程圖。

例如，方法2可以構(gòu)成控制圖1至圖4和圖9中圖示的半導體器件1的一個實施例的方法。另外，方法2可以構(gòu)成操作圖5中圖示的電路布置3的實施例的方法。因此，以上關于圖1至圖7B描述的實施例的方面類似地可以適用于方法2。因此，要控制的半導體器件可以包括半導體本體，該半導體本體被配置成在導通狀態(tài)和阻斷狀態(tài)中的每個狀態(tài)中操作，在導通狀態(tài)期間，負載電流在半導體器件的第一負載端子和第二負載端子之間的負載電流路徑中進行傳導，在阻斷狀態(tài)期間，阻斷施加在第一負載端子和第二負載端子之間的電壓并且防止負載電流流動。

方法2可以包括：在步驟20中借助于控制單元將控制信號輸出至半導體器件的控制電極，以用于將半導體器件設定為導通狀態(tài)和阻斷狀態(tài)之一。例如，控制單元可以至少包括以上圖示的驅(qū)動器31。另外，控制單元還可以包括以上圖示的系統(tǒng)控制器35。另外，可以通過在控制電極與半導體器件的負載端子中的一個負載端子之間施加特定電壓來提供控制信號。

該方法還包括：在步驟21中從電浮動傳感器電極接收傳感器信號，該電浮動傳感器電極與半導體本體和控制電極中的每個電絕緣并且電容性耦合到負載電流路徑。如以上已經(jīng)解釋的，所述傳感器信號可以指示通過半導體本體實際傳導的負載電流的大小。

隨后，在步驟22內(nèi)可以借助于評估單元在第一時間間隔內(nèi)將接收到的傳感器信號與第一閾值范圍進行比較。例如，可以通過以上圖示的電路布置3的評估單元33來執(zhí)行所述比較。第一時間間隔的持續(xù)時間可以在例如濾波器件3331的濾波時間常數(shù)的范圍內(nèi)。

在實施例中，第一閾值范圍指示小于和等于乘以特定倍數(shù)的額定負載電流（例如，額定正向負載電流或額定反向負載電流）的值，針對額定負載電流來設計半導體器件。例如，該倍數(shù)可以根據(jù)其中要采用半導體器件的應用進行選擇，并且舉幾個例子，該倍數(shù)可以總計為例如1.0、1.2、1.5、3.0 或4.0。因此，第一閾值范圍的上邊界可以指示額定負載電流的1.0、1.2或1.5倍，針對該額定負載電流來設計半導體器件。下邊界可以總計為零，或者根據(jù)應用總計為指示額定負載電流的0.8、0.9、0.95、1.0或1.1倍，針對該額定負載電流來設計半導體器件。

在實施例中，上邊界和下邊界中的至少一個是可變的且可控的。

然后，在步驟23中，可以根據(jù)步驟22中執(zhí)行的比較來確定結(jié)果信號。隨后，可以在步驟24中將該結(jié)果信號輸出至控制單元。

在示例中，將結(jié)果信號輸出至控制單元可以包括：在步驟24-1中輸出結(jié)果信號使得如果在第一時間間隔期間傳感器信號在第一閾值范圍之外則結(jié)果信號指示半導體器件的第一操作狀態(tài)。另外，所述輸出還可以包括：在步驟24-2中輸出結(jié)果信號使得如果傳感器信號在第一閾值范圍內(nèi)則結(jié)果信號指示半導體器件的第二操作狀態(tài)。

例如，如果，如（可選地濾波的）傳感器信號表示的實際傳導的負載電流稍微高于上邊界，例如稍微高于額定負載電流，則這可以在某一時間量（例如幾秒）內(nèi)被容許，其中所述時間量可以取決于實際傳導的負載電流和上邊界之間的差的大小。然而，如果負載電流大大超過上邊界，例如如果實際傳導的負載電流總計大于額定負載電流的四倍，則這可能導致輸出結(jié)果信號，使得例如通過提供具有所述第二信號曲線的控制信號啟動半導體器件的立即關斷。

因此，在實施例中，輸出結(jié)果信號的決定準則可以包括一個或多個方面，例如（可選地濾波的）傳感器信號超出第一閾值范圍有多長時間和/或多頻繁。這可以包括例如與第一閾值范圍的可變下邊界和/或上邊界結(jié)合的絕對時間長度或平均時間長度。例如，邊界可以取決于已經(jīng)濾波的傳感器信號或其中已經(jīng)輸出的結(jié)果信號基本上恒定的持續(xù)時間。措辭“在第一時間間隔期間”可以指示（可選地濾波的）傳感器信號在所述時間間隔內(nèi)至少部分地超出第一閾值范圍。根據(jù)一個或多個實施例，該傳感器信號可以再次降至第一閾值范圍以下，而不需要再次開始完全的評估（整合效應）。

例如，第一操作狀態(tài)不同于第二操作狀態(tài)。半導體器件的操作狀態(tài)可以包括阻斷狀態(tài)、導通狀態(tài)、過載狀態(tài)，諸如臨界狀態(tài)或短路狀態(tài)等。例如，如果負載電流大于零且小于額定值，則通過結(jié)果信號指示操作狀態(tài)“導通狀態(tài)”。如果負載電流基本上為零，則可以通過結(jié)果信號指示操作狀態(tài)“阻斷狀態(tài)”。如果負載電流顯著大于額定負載電流，則可以通過結(jié)果信號指示操作狀態(tài)“過載狀態(tài)”。如果負載電流略大于額定負載電流，則可以通過結(jié)果信號指示操作狀態(tài)“臨界狀態(tài)”。

在實施例中，方法2還包括：在步驟21-1中借助于呈現(xiàn)可控濾波特性的濾波器件對傳感器信號進行濾波；以及在步驟21-2中控制濾波特性。例如，通過采用如以上已經(jīng)示例性圖示的濾波器件3331來執(zhí)行所述濾波。因此，已經(jīng)由半導體器件的傳感器電極提供的傳感器信號可以經(jīng)受受控濾波。例如，根據(jù)傳感器信號與所述第一閾值范圍的比較來執(zhí)行控制濾波。

在實施例中，可以根據(jù)提供給控制電極的控制信號的曲線來執(zhí)行控制濾波器件。在另一實施例中，可以根據(jù)以下來控制濾波器件：由輸出結(jié)果信號指示的半導體器件的實際操作狀態(tài)和與第一操作狀態(tài)和第二操作狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)變有關的定時中的至少一個。

將另外的實施例的特征限定在從屬權(quán)利要求中。另外的實施例的特征和以上描述的實施例的特征可以彼此組合以用于形成附加的實施例，只要特征未被明確描述為彼此可替換。

如以上已經(jīng)解釋的，傳感器電極可以是電浮動電極。根據(jù)實施例，傳感器電極因此不經(jīng)受固定電勢。然而，如以上已經(jīng)解釋的，在一個或多個實施例中，傳感器電極可以接收載波信號（例如呈現(xiàn)正弦波曲線的載波信號），或者可以以其它方式被偏置以便允許由于負載電流路徑的某一電荷載流子密度而可以在傳感器電極中感生的電荷量的差分檢測。

另外，以上介紹的一個或多個控制電極的材料可以與傳感器電極的材料相同。例如，控制電極和傳感器電極中的每個可以由多晶硅制成。例如，傳感器電極的電導率大于10⁴ Ω^-1m^-1。在制造半導體器件的實施例中，例如同時以與形成一個或多個控制電極相同的方式執(zhí)行形成傳感器電極/以形成一個或多個控制電極。

如以上已經(jīng)解釋的，傳感器電極提供的傳感器信號可以指示通過半導體器件實際傳導的負載電流的大小。例如，負載電流的確定可以包括：例如通過將傳感器信號饋送至與參考電勢耦合的傳感器電阻器并且通過測量跨所述傳感器電阻器的電壓進行的電壓測量。可替換地或另外，可以通過采用用于評估傳感器信號的電流測量電路（諸如，電流鏡）來確定負載電流的大小，其中所述電流測量電路可以直接集成在驅(qū)動器中。

因為傳感器電極可以是未電連接至第一負載端子和第二負載端子之一的電浮動電極，所以可以采用相對薄的絕緣結(jié)構(gòu)以用于將傳感器電極與半導體本體電絕緣。

在上文中，解釋了涉及功率半導體晶體管的實施例。例如，這些半導體晶體管基于硅（Si）。因此，示例性實施例的單晶半導體區(qū)或?qū)?，例如半導體區(qū)10、101、102、103、103-1和103-2，可以是單晶Si區(qū)或Si層。在其它實施例中，可以采用多晶硅或非晶硅。

然而，應當理解，半導體區(qū)10、101、102、103、103-1、103-2可以由適合于制造半導體器件的任何半導體材料制成。這種材料的示例包括而不限于：元素半導體材料, 諸如硅（Si）或鍺（Ge）；IV族化合物半導體材料，諸如碳化硅（SiC）或硅鍺（SiGe）；二元、三元或四元III-V半導體材料，諸如氮化鎵（GaN）、砷化鎵（GaAs）、磷化鎵（GaP）、磷化銦（InP）、銦鎵磷（InGaP）、鋁鎵氮（AlGaN）、鋁銦氮（AlInN）、銦鎵氮（InGaN）、鋁鎵銦氮（AlGaInN）或銦鎵砷磷（InGaAsP）以及二元或三元II-VI半導體材料，諸如碲化鎘（CdTe）和碲鎘汞（HgCdTe），舉這幾個例子。上述半導體材料還被稱為“同質(zhì)結(jié)半導體材料”。當將兩個不同的半導體材料組合時，形成異質(zhì)結(jié)半導體材料。異質(zhì)結(jié)半導體材料的示例包括而不限于：鋁鎵氮（AlGaN）-鋁鎵銦氮（AlGaInN）、銦鎵氮（InGaN）-鋁鎵銦氮（AlGaInN）、銦鎵氮（InGaN）-氮化鎵（GaN）、鋁鎵氮（AlGaN）-氮化鎵（GaN）、銦鎵氮（InGaN）-鋁鎵氮（AlGaN）、硅-碳化硅（SixC1-x）和硅-SiGe異質(zhì)結(jié)半導體材料。對于功率半導體器件應用，目前主要使用Si、SiC、GaAs 和 GaN材料。

諸如“在...下面”、“在...之下”、“下”、“在...之上”和“上”等的空間相對術語用于便于描述一個元件相對第二元件的定位。這些術語旨在涵蓋除了與附圖中描繪的取向不同的取向以外的相應器件的不同取向。另外，諸如“第一”、“第二”等的術語還可以用于描述各種元件、區(qū)、區(qū)段等，并且也不旨在是限制的。遍及描述，相同的術語指代相同的元件。

如本文中所使用的，術語“具有”、“含有”、“包含”、“包括”、“呈現(xiàn)”等是開放式術語，該開放式術語指示存在所陳述的元件或特征，但是不排除附加的元件或特征。冠詞“一”、“一個”和“該”旨在包括復數(shù)以及單數(shù)，除非上下文另外清楚地指示。

考慮到上述應用和變化的范圍，應當理解，本發(fā)明既不受前述描述所限制，也不受附圖所限制。代替地，本發(fā)明僅由所附權(quán)利要求及其法律等價物限制。