本發(fā)明涉及一種電子元器件結(jié)構(gòu)，特別涉及一種共源共柵級(jí)聯(lián)的氮化鎵器件封裝結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

氮化鎵(GaN)功率器件是一種新興的電力電子技術(shù)。相比于傳統(tǒng)的硅材料器件，采用這種新材料的轉(zhuǎn)換器可以以更高的頻率和效率運(yùn)行，被認(rèn)為是一種具有廣闊前景的新技術(shù)。

共源共柵級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)廣泛用于高壓常開GaN器件中。實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，在高壓大電流情況下，共源共柵級(jí)聯(lián)的GaN器件由于硅MOSFET和GaN之間的電容失配，會(huì)產(chǎn)生發(fā)散振蕩現(xiàn)象。這種發(fā)散振蕩由寄生振蕩在一定幅度下觸發(fā)，該幅度由關(guān)斷電流，環(huán)路電感和結(jié)電容決定。發(fā)散振蕩對(duì)GaN器件的運(yùn)行有強(qiáng)烈的負(fù)面影響，可能會(huì)造成器件的損壞。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是針對(duì)共源共柵級(jí)聯(lián)的GaN器件的發(fā)散振蕩的問題，提出了一種共源共柵級(jí)聯(lián)的氮化鎵器件封裝結(jié)構(gòu)，避免共源共柵級(jí)聯(lián)的氮化鎵器件出現(xiàn)發(fā)散振蕩。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種共源共柵級(jí)聯(lián)的氮化鎵器件封裝結(jié)構(gòu)，硅器件和GaN器件上下連接形成共源共柵級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)，具體結(jié)構(gòu)為硅器件柵極作為級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)柵極，硅器件源極作為級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)源極，GaN器件漏極作為級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)漏極，硅器件源極與GaN器件柵極連接，GaN器件源極與硅器件漏極連接，GaN器件柵極與硅器件源極連接，電容器的一端直接連接到硅器件源極，另一端通過導(dǎo)線連接到GaN器件源極，封裝排布硅器件位于GaN器件的上部，連接部分通過結(jié)構(gòu)中間位置的焊盤連接。

所述電容器C_x的的電容值大于C_min，C_min的計(jì)算公式如下：

其中，Q為GaN器件在由開通到關(guān)斷過程中通過溝道直接耗散的電荷量；V_A為與GaN器件級(jí)聯(lián)的硅器件的雪崩電壓；V_T為GaN器件發(fā)生反向關(guān)斷過程時(shí)源極和門極的閾值電壓。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明共源共柵級(jí)聯(lián)的氮化鎵器件封裝結(jié)構(gòu)，能夠有效降低共源共柵級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)中存在的寄生電感，避免大電流關(guān)斷情況下GaN器件發(fā)生發(fā)散振蕩現(xiàn)象，能夠有效延長(zhǎng)GaN器件的使用壽命。

附圖說明

圖1為典型的共源共柵級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)的電路圖；

圖2為本發(fā)明共源共柵級(jí)聯(lián)的氮化鎵器件封裝結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明共源共柵級(jí)聯(lián)的氮化鎵器件的典型應(yīng)用示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1是一種典型的共源共柵級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)的電路圖，包括輸入端10，電感11，二極管12，GaN器件13，硅器件14，電容15，負(fù)載端16。該電路是升壓型DC/DC功率變換電路的一種典型電路拓?fù)?Boost電路)，其中的電容15起到濾去電壓高頻波動(dòng)、支撐直流電壓的作用。其中GaN器件13和硅器件14形成共源共柵級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明在共源共柵級(jí)聯(lián)的GaN器件封裝中加入附加電容器C_x。附加電容器C_x在電路中形成RC緩沖電路，以抑制電壓尖峰和寄生振蕩現(xiàn)象的發(fā)生。附加電容器C_x的具體特征為：

(1)附加電容器C_x的電容值應(yīng)大于C_min。C_min的計(jì)算公式如下：

其中，Q為GaN器件在由開通到關(guān)斷過程中通過溝道直接耗散的電荷量；V_A為與GaN器件級(jí)聯(lián)的硅器件的雪崩電壓；V_T為GaN器件發(fā)生反向關(guān)斷過程時(shí)源極和門極的閾值電壓。這三個(gè)參數(shù)的計(jì)算方法為行業(yè)公知，在此不再贅述。

(2)附加電容器C_x的一端直接連接到與GaN器件級(jí)聯(lián)的硅材料器件的源極，另一端通過導(dǎo)線連接到GaN器件的源極。

(3)與GaN器件級(jí)聯(lián)的硅材料器件應(yīng)位于GaN器件的頂部，以減少互連寄生電感。

如圖2所示共源共柵級(jí)聯(lián)的氮化鎵器件封裝結(jié)構(gòu)示意圖，是一種能夠避免共源共柵級(jí)聯(lián)的GaN器件出現(xiàn)發(fā)散振蕩的封裝方式，包括柵極21，源極22，硅器件源極23，GaN器件源極24，GaN器件柵極25，漏極26，附加電容器27。圖2實(shí)際上是圖1中GaN器件13和硅器件14所形成的共源共柵級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)的具體封裝形式。該封裝形式中，硅器件14位于GaN器件13的上部，連接部分通過結(jié)構(gòu)中間位置的焊盤實(shí)現(xiàn)，以盡量減少寄生電感。附加電容器27的一端直接連接到硅器件源極23，另一端通過導(dǎo)線連接到GaN器件源極24。附加電容器27的最小值計(jì)算按照公式(1)進(jìn)行。如圖3所示對(duì)應(yīng)共源共柵級(jí)聯(lián)的氮化鎵器件的典型應(yīng)用示意圖。