專利名稱：智能高壓大功率器件的制作方法
技術領域：
本實用新型是一種具有自動限流保護的高壓大功率VDMOS器件，屬于電力電子器件技術領域。
高壓大功率VDMOS器件是一種高輸入阻抗和高跨導的半導體器件，屬于多子器件，具有開關速度高等優(yōu)點，被越來越廣泛地應用在開關電源、節(jié)能燈、電機變頻調(diào)速和高頻加熱等領域。在現(xiàn)有的高壓大功率VDMOS器件中，往往因柵源電壓的少量變化而引起較大的源漏電流變化和負載短路等因素，容易引起過電流現(xiàn)象而損壞，從而影響整機的可靠性。
本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種具有自動限制過流保護功能的高壓大功率VDMOS器件，當器件在某一因素引起電流超過額定值時，器件本身能自動限制過流現(xiàn)象，當故障消除后，器件仍能恢復正常工作。
一個普通高壓大功率VDMOS器件有源S、柵G和漏D三個引出極，在版圖設計時通常采用分源技術，把不同單元數(shù)并聯(lián)的源引出，例如由S1、S2兩個源極引出。如果S1有M個單元并聯(lián)，而S2有N個單元并聯(lián)，兩個原極的電流IDS1和IDS2的關系為IDS1／IDS2＝M／N，而IDS＝IDS1＋IDS2，當M＞＞N時，IDS≈IDS1。本實用新型由高壓大功率分源VDMOS晶體管(VDMOSFET)、電阻和過流限制器件T組成，其特點是VDMOSFET的柵引出端G與柵極G′間設有串聯(lián)電阻R1，分源端S2通過電阻R2與源引出端S相連接，過流限制器件的三端分別與G′、S2和S1相連接。過流限制器件可以由一個雙極型晶體管構成，也可以由一個MOS管或兩個倒相器和一個MOS管構成。當電流ID小于限定的過流值IDmax時，IDS1≈ID，IDS2較小，它在R2上的壓降小于過流限制器的導通電壓，VDMOS器件為正常工作狀態(tài)，由于VDMOS器件本身的高輸入阻抗特性，此時R1上的壓降可以忽略不計，VG≈VG′。當由于某種原因引起ID＞IDmax時，使R2上的壓降大于過流限制器的正向?qū)妷海餜1上有較大的電流流過，R1上產(chǎn)生的壓降而使VG′＜VG，從而使電流ID下降，控制了ID≤IDmax。設計時只要根據(jù)需要的IDmax，選擇合適的M／N、R2、R1和過流限制器的放大系數(shù)，既可實現(xiàn)器件和保護器的一體化。
本實用新型既保持了高壓大功率VDMOSFET的特性，又具有自動過流保護功能，大大提高了器件的可靠性，有利于器件應用電路的簡化，提高整機的可靠性，降低整機的成本。它可采用常規(guī)的VDMOSFET工藝實現(xiàn)，而不需增加器件的成本。


圖1為本實用新型的結構示意圖；圖2為三端引出器件的等效電路示意圖；圖3為四端引出器件的等效電路示意圖。
本實用新型可采用附圖所示的方案實現(xiàn)。采用圖1所示的結構，在同一硅片襯底上，采用常規(guī)的VDMOSFET工藝制作成智能VDMOS器件。N＋為硅片襯底的低阻區(qū)，N－為襯底的高阻區(qū)，G、S、D分別為器件的三個引出端。鋁層A1和二氧化硅層SiO2如圖中所示。P－為P阱區(qū)，P＋為濃硼區(qū)。R1采用多晶電阻，過流限制器件T采用NPN橫向晶體管，其中b極接P＋區(qū)，e、c極接N＋區(qū)。R2采用磷擴散N＋電阻，過流限制器件和高壓VDMOSFET之間采用接源S電位的隔離多晶環(huán)。等效電路如圖2所示。為了便于用戶根據(jù)需要確定限流值IDmax，本實用新型可采用如圖3所示的等效電路，制作成四端引出器件，即S1、G、D和S2作為四個輸出端，通過選擇適當?shù)耐饨与娮鑂2，實現(xiàn)所需要的限流功能。
權利要求1.一種具有自動限流保護的高壓大功率VDMOS器件，由高壓壓大功率分源VDMOSFET、電阻和過流限制器件T組成，其特征在于VDMOSFET的柵引出端G與柵極G′間設有串聯(lián)電阻R1，分源端S2通過電阻R2與源引出端S相連接，過流限制器件的三端分別與G′、S2和S相連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的高壓大功率VDMOS器件，其特征在于過流限制器件可由一個雙極型晶體管構成，也可以由一個MOS管或兩個倒相器和一個MOS管構成。
3.根據(jù)權利要求1所述的高壓大功率VDMOS器件，其特征在于電阻R2可采用外接電阻。
4.根據(jù)權利要求1所述的高壓大功率VDMOS器件，其特征在于R1采用多晶電阻，過流限制器件T采用NPN橫向晶體管，R2采用磷擴散電阻，過流限制器件和高壓VDMOSFET之間采用接源S電位的多晶環(huán)。
專利摘要智能高壓大功率器件是一種具有自動限流保護的高壓大功率VDMOS器件，由高壓大功率分源VDMOSFET、電阻和過流限制器件組成，過流限制器件可以由雙極型晶體管或MOS管構成，整個器件制作在同一硅片襯底上，可采用常規(guī)的VDMOSFET工藝實現(xiàn)，它既保持了高壓大功率VDMOSFET的特性，又具有自動過流保護功能，大大提高了器件的可靠性，有利于簡化器件應用電路，提高整機的可靠性，降低整機的成本。
文檔編號H01L27/088GK2085564SQ91213190
公開日1991年9月25日 申請日期1991年2月7日 優(yōu)先權日1991年2月7日
發(fā)明者茅盤松, 朱靜遠 申請人:東南大學