專利名稱：耐高電壓的場效應(yīng)功率晶體固體組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為一種耐高電壓的場效應(yīng)功率晶體管固體組件(以下簡稱固體組件)，它是由若干個互相串聯(lián)的VMOS增強(qiáng)型場效應(yīng)功率晶體管以及均壓和提供各串聯(lián)場效應(yīng)管的柵極偏壓的電阻網(wǎng)絡(luò)共同構(gòu)成并封裝于一體而制成的，其耐壓可達(dá)萬伏以上，額定輸出電流為數(shù)安培。
目前半導(dǎo)體器件的工藝水平，單個雙極型晶體管或單個VMOS場效應(yīng)晶體管的耐壓已達(dá)到1000～2000伏。在電壓高于2000伏的應(yīng)用場合，例如放大、振蕩、穩(wěn)壓、穩(wěn)流，單個晶體管已無法勝任，一般由電子管來擔(dān)任。如高頻爐中的振蕩管，電子束蒸發(fā)臺中的電壓調(diào)整管，就是電子管來擔(dān)任的。但電子管的缺點(diǎn)早為公眾所知。
本發(fā)明固體組件，旨在以較低的造價，在工作電壓超過2000伏，額定輸出電流為數(shù)安培的應(yīng)用領(lǐng)域中取代電子管，給電子電路設(shè)計(jì)工作者帶來方便。
附

圖1為本發(fā)明固體組件的實(shí)施例電原理圖，圖2為封裝成一體的固體組件的引腳圖。
以下結(jié)合實(shí)施例來敘述本發(fā)明固體組件的結(jié)構(gòu)原理。
1中，(N+1)個(N為大于1的整數(shù))VMOS增強(qiáng)型場效應(yīng)功率晶體管T1～TN+1依次串聯(lián)起來，(N+1)個均壓電阻R1～RN+1也依次串聯(lián)起來，另外還有N對電阻R11和R12，R21和R22……RN1和RN2它們也分別串聯(lián)起來，按照下面的規(guī)律連接起來1、T1～TN+1依次串聯(lián)的含義是將T1的源極與T2的漏極相連接，并設(shè)該連接點(diǎn)為(B1)，T1的柵極為(C1)點(diǎn);將T2的源極與T3的漏極相連接，并設(shè)該連接點(diǎn)為(B2)，T2的柵極為(C2)，點(diǎn)，……TN的源極與TN+1的漏極相連接，并設(shè)該連接點(diǎn)為(BN)，TN的柵極為(CN)點(diǎn)，TN+1的柵極為G點(diǎn)。也就是說T1～TN+1依次串聯(lián)后的各串聯(lián)節(jié)點(diǎn)依次為(B1)、(B2)，……(BN)，T1～TN的柵極依次為(C1)～(CN)，TN+1的柵極為G。2、R1～RN+1依次串聯(lián)后，設(shè)其各串聯(lián)節(jié)點(diǎn)依次為(A1)、(A2)……(AN)。N對串聯(lián)電阻R11和R12、R21和R22、……RN1和RN2，其R11和(A1)點(diǎn)相連接，R12和(B1)點(diǎn)相連接，R11和R12的串聯(lián)點(diǎn)和(C1)點(diǎn)相連接;R21和(A2)點(diǎn)相連接，R22和(B2)點(diǎn)相連接，R21和R22的串聯(lián)點(diǎn)和(C2)點(diǎn)相連接;……RN1和(AN)點(diǎn)相連接，RN2和(BM)點(diǎn)相連接，RN1和RN2的串聯(lián)點(diǎn)和(CN)點(diǎn)相連接，這樣固體組件的內(nèi)部連線就完成了;4、留出T1的漏極D的引出線，留出TN+1的源極S的引出線和柵極G的引出線以及電阻R1和電阻RN+1的引出路后，再用絕緣材料封裝成一體，固體組件便作成了。本實(shí)施例中的T1～TN+1這(N+1)個VMOS場效應(yīng)功率晶體管，均選用N溝道的，當(dāng)然T1～TN+1全部選用P溝通的也可以。另外要求T1～TN+1選擇耐電壓高的管子，盡可能做到各管的特性相近，另外還要求T1～TN+1各管的額定輸出電流為數(shù)安培。
整個固體組件等效于一個VMOS場效應(yīng)功率晶體管，其耐壓值為T1～TN+1各管的耐壓之和，額定輸出電流仍為數(shù)安培。T1的漏極D為固體組件的等效漏極，TN+1的柵極G為固體組件的等效柵極，TN+1的源極S為固體組件的等效源極。為簡便計(jì)，稱它們?yōu)楣腆w組件的漏極、柵極、源極。圖2為封裝后的固體組件的引腳示意圖。
若T1～TN+1各管的耐壓不一致，那么應(yīng)選擇電阻R1～RN+1的阻值與T1～TN+1各管的耐壓值大致成正比關(guān)系。
設(shè)T1～TN+1各管的跨導(dǎo)分別為g1～gN+1，當(dāng)固體組件接入應(yīng)用電路中使用的時候，電阻R1的引出線應(yīng)接入一個輔助電源EG，電阻RN+1的引出線接地。本實(shí)施例固體組件是采用共源極接法，源線S接地，工作電源ED通過負(fù)載電阻RL加到固體組件的漏極D上。EG有時可與ED共用，省去輔助電源。ED和EG的極性視其導(dǎo)電溝道區(qū)別而定，這點(diǎn)與使用單個場效管相同。
若固體組件的柵極G的輸入電壓VG小于TN+1的開啟電壓，TN+1為截止?fàn)顟B(tài)，這樣(AN)點(diǎn)的電壓VAN和(BN)點(diǎn)的電壓VBN以及(CN)點(diǎn)的電壓VCN相等，……(A2)點(diǎn)的電壓VA2和(B2)點(diǎn)的電壓VB2以及(C2)點(diǎn)的電壓VC2相等，(A1)點(diǎn)的電壓VA1和(B1)點(diǎn)的電壓VB1以及(C1)點(diǎn)的電壓VC1相等，即下列一組等式成立VAN＝VBN＝VCN……VA2＝VB2＝VC2
VA1＝VB1＝VC1這樣，T1～TN各個單管的柵極偏壓相對其源極電壓為零，T1～TN各管均處于截止?fàn)顟B(tài)。
若固體組件的柵極G的輸入電壓VG大于TN+1的開啟電壓，則TN+1這個管子將產(chǎn)生漏極電流IN，且IN＝VG·gN+1，這時(BN)點(diǎn)的電壓下降，使得(CN)點(diǎn)相對于(BN)點(diǎn)的電壓為正、TN這個管子將產(chǎn)生漏極電流IN-1。由于TN產(chǎn)生漏極電流IN-1后又使得(BN-1)點(diǎn)的電壓下降，(CN-1)點(diǎn)正向偏置，TN-1這個管子將產(chǎn)生漏極電流IN-2，……這樣連鎖反應(yīng)，T1～TN+1都將產(chǎn)生漏極電流I0～I(xiàn)N，固體組件的漏極D的電壓VL下降?？捎孟铝须娏?、電壓兩組方程式來描述電流方程式ININ＝VG·gN+1IN-1＝IN (RN2·gN)/(1+RN2·gN)……I1＝I2· (R22·g2)/(1+R22·g2)I0＝I1· (R12·g1)/(1+R12·g1)在設(shè)計(jì)上選擇R12～RN2電阻時，應(yīng)保證RN2·gN遠(yuǎn)大于1，所以可以近似認(rèn)為I0＝I1＝I……＝IN。
電壓方程式VBN＝VAN- (IN(RN1+RN2))/(1+gN·RN2)……
VB2＝VA2- (I2(R21+R22))/(1+g2·R22)VB1＝VA1- (I1(R11+R12))/(1+g1·R12)VD＝ED-IORL或VD＝ED-R2·VG·gN+1電壓放大倍數(shù)為K＝RL·gN+1，其結(jié)果如同一個場效應(yīng)管。
若固體組件的柵極G輸入電壓VG很大，將使TN+1的漏極電流IN變大飽和，由電壓方程式組，可知電壓VB1～VBN的下降幅度增大，使得T1～TN的偏置電壓提高，T1～TN都進(jìn)入飽和狀態(tài)。對于整個固體組件而言，它的飽和壓降將是T1～TN+1各單個管子的飽和壓降之和。
權(quán)利要求
1.一種耐高電壓的場效應(yīng)功率晶體管固體組件，其特征在于它是由(N+1)個(N為大于1的整數(shù))VMOS增強(qiáng)型場效應(yīng)功率晶體管T1～TN+1依次串聯(lián)起來，(N+1)個均壓電阻R1～RN+1也依次串聯(lián)起來，N對電阻R11和R12，R21和R22，……RN1和RN2它們也分別串聯(lián)起來，按照(1)將電阻R11和R12的串聯(lián)點(diǎn)，R21和R22的串聯(lián)點(diǎn)，……RN1和RN2的串聯(lián)點(diǎn)分別接到T1的柵極(C1)、T2的柵極(C2)，……TN的柵極(CN)各點(diǎn)上；(2)將電阻R11、R21……RN1的一端分別對應(yīng)地接到(N+1)個依次串聯(lián)的均壓電阻R1～RN+1的N個串聯(lián)節(jié)點(diǎn)(A1)、(A2)、……(AN)上；(3)將電阻R12、R22、……RN2的一端分別對應(yīng)地接到(N+1)個依次串聯(lián)的VMOS增強(qiáng)型場效應(yīng)功率晶體管T1～TN+1的N個串聯(lián)節(jié)點(diǎn)(B1)、(B2)、……(BN)上的方法連接它的內(nèi)部連線；以T1的漏極作為該固體組件的等效漏極；以TN+1的柵極作為該固體組件的等效柵極，以TN+1的源極作為該固體組件的等效源極。
2.如權(quán)利要求1所述的耐高電壓的場效應(yīng)功率晶體管固體組件，其特征在于均壓電阻R1～RN+1的電阻值應(yīng)與單個VMOS增強(qiáng)型場效應(yīng)功率晶體管T1～TN+1的實(shí)際耐壓大致成正比。
全文摘要
本發(fā)明為一種耐高電壓的場效應(yīng)功率晶體管固體組件，它是由若干個VMOS增強(qiáng)型場效應(yīng)功率晶體管互相串聯(lián)，加上均壓電阻和提供給各單個VMOS增強(qiáng)型場效應(yīng)功率晶體管的柵極偏壓的電阻網(wǎng)絡(luò)共同組成的，以絕緣材料封裝成一體。其功能相當(dāng)于一個VMOS場效應(yīng)功率晶體管，可承受萬伏以上的高電壓，額定輸出電流達(dá)數(shù)安培，適合取代電子管作高電壓放大、穩(wěn)壓和穩(wěn)流之用。
文檔編號H01L25/11GK1043829SQ8910565
公開日1990年7月11日 申請日期1989年12月29日 優(yōu)先權(quán)日1989年12月29日
發(fā)明者譚金發(fā) 申請人:譚金發(fā)