本發(fā)明的實施例涉及一種用于控制半導體部件的方法。

背景技術：
在諸如功率轉換器或電機驅動裝置的常規(guī)電路中，晶體管用于把電力供應給電感性負載。當高感應電壓在斷開通信期間出現(xiàn)時，晶體管上的電壓降落和晶體管電流的乘積瞬間達到高值。因此，本發(fā)明的目的在于高效地操作半導體部件而不會超過該部件的最大能量強度。

技術實現(xiàn)要素：
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種用于控制半導體部件的方法。該半導體部件具有半導體主體和晶體管，晶體管被單片地集成在半導體主體中。晶體管包括第一子晶體管和第二子晶體管。第一子晶體管具有第一負載觸頭、第二負載觸頭、形成在第一子晶體管的第一負載觸頭和第二負載觸頭之間的第一負載路徑以及用于控制經過第一負載路徑的電流的第一控制觸頭。相應地，第二子晶體管包括第一負載觸頭、第二負載觸頭、形成在第二子晶體管的第一負載觸頭和第二負載觸頭之間的第二負載路徑以及用于控制經過第二負載路徑的電流的第二控制觸頭。第一子晶體管的第一負載觸頭以電氣方式連接到第二子晶體管的第一負載觸頭。第一子晶體管的第二負載觸頭以電氣方式連接到第二子晶體管的第二負載觸頭。另外，第一子晶體管具有第一接通狀態(tài)電阻，并且第二子晶體管具有第二接通狀態(tài)電阻。第一子晶體管在第一時間點接通，并且第二子晶體管隨后在第二時間點接通。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于斷開半導體部件的方法。該半導體部件具有半導體主體和晶體管，晶體管被單片地集成在半導體主體中。晶體管包括處于它的接通狀態(tài)的第一子晶體管和處于它的接通狀態(tài)的第二子晶體管。第一子晶體管具有第一負載觸頭、第二負載觸頭、形成在第一子晶體管的第一負載觸頭和第二負載觸頭之間的第一負載路徑以及用于控制經過第一負載路徑的電流的第一控制觸頭。相應地，第二子晶體管包括第一負載觸頭、第二負載觸頭、形成在第二子晶體管的第一負載觸頭和第二負載觸頭之間的第二負載路徑以及用于控制經過第二負載路徑的電流的第二控制觸頭。第一子晶體管的第一負載觸頭以電氣方式連接到第二子晶體管的第一負載觸頭。第一子晶體管的第二負載觸頭以電氣方式連接到第二子晶體管的第二負載觸頭。另外，第一子晶體管具有第一接通狀態(tài)電阻，并且第二子晶體管具有第二接通狀態(tài)電阻。第二子晶體管在第一時間點斷開，并且第一子晶體管隨后在第二時間點斷開。附圖說明參照下面的附圖和描述能夠更好地理解本發(fā)明。附圖中的部件未必按照比例繪制，相反地，重點在于表示本發(fā)明的原理。此外，在附圖中，相似標號指示對應的部分。在附圖中：圖1是具有由控制電路控制的半導體部件的電路的電路圖；圖2是可在圖1的電路中使用的傳輸門（transfergate）的電路圖；圖3是可在圖1的電路中使用的保護電路的電路圖；圖4A是可在圖1的電路中使用的第一子電路的電路圖，第一子電路產生用于接通和斷開第二子晶體管的信號；圖4B是可在圖1的電路中使用的第二子電路的電路圖，第二子電路產生用于接通和斷開第二子晶體管的信號；圖4C是可在圖1的電路中使用的第三子電路的電路圖，第三子電路產生用于接通和斷開第二子晶體管的信號；圖5是表示圖1的電路的幾個代表性信號的時序圖；圖6是具有第一子晶體管和第二子晶體管的晶體管的部分的頂視圖；和圖7是圖1的電路的修改的電路圖。具體實施方式在下面的詳細描述中，參照附圖，附圖形成描述的一部分，并且在附圖中作為說明顯示了可實施本發(fā)明的特定實施例。在這個方面，參照正被描述的附圖的方位使用方向術語，諸如“頂”、“底”、“前”、“后”、“首”、“尾”等。因為實施例的部件能夠布置在許多不同的方位，所以為了說明的目的而使用方向術語并且方向術語絕不是限制性的。應該理解，可使用其它實施例，并且在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下可做出結構或邏輯變化。因此，不應在限制性的意義上進行下面的詳細描述，并且本發(fā)明的范圍由所附權利要求限定。應該理解，這里描述的各種示例性實施例的特征可彼此組合，除非具體地另外指出。現(xiàn)在參照圖1，表示了半導體電路。半導體部件30包括晶體管3，晶體管3被單片地集成在半導體主體35中。晶體管3具有第一子晶體管1和第二子晶體管2。例如，晶體管3以及第一子晶體管1和第二子晶體管2分別可以是DMOS(DMOS=雙擴散金屬氧化物)晶體管。然而，本發(fā)明不限于DMOS晶體管。也可使用任何種類的場效應晶體管。第一子晶體管1具有第一負載觸頭11、第二負載觸頭12和第一控制觸頭13。能夠由第一控制觸頭13控制的第一負載路徑形成在第一負載觸頭11和第二負載觸頭12之間。相應地，第二子晶體管2具有第一負載觸頭21、第二負載觸頭22和第二控制觸頭23。能夠由第二控制觸頭23控制的第二負載路徑形成在第一負載觸頭21和第二負載觸頭22之間。為了以電氣方式并聯(lián)第一負載路徑和第二負載路徑，第一子晶體管1的第一負載觸頭11以電氣方式連接到第二子晶體管2的第一負載觸頭21，并且第一子晶體管1的第二負載觸頭12以電氣方式連接到第二子晶體管2的第二負載觸頭22。晶體管3具有第一負載端子31、第二負載端子32、第一控制端子33和第二控制端子34。第一控制觸頭13連接到第一控制端子33，并且第二控制觸頭23連接到第二控制端子34。能夠由第一控制端子33和第二控制端子34控制的晶體管3的主負載路徑形成在第一負載觸頭31和第二負載觸頭32之間。如果第一子晶體管1通過經第一控制端子33施加到第一控制觸頭13的合適的控制信號而完全接通(即，處于它的導電狀態(tài))，則第一負載路徑具有它的最低的可能的電阻，這將隨后被稱為“第一接通狀態(tài)電阻R1ON”。相應地，如果第二子晶體管2通過經第二控制端子34施加到第二控制觸頭23的合適的控制信號而完全接通，則第二負載路徑具有它的最低的可能的電阻，這將隨后被稱為“第二接通狀態(tài)電阻R2ON”。因為第一控制觸頭13和第二控制觸頭23可彼此獨立地工作，所以通過僅使第一子晶體管1處于接通狀態(tài)、僅使第二子晶體管2處于接通狀態(tài)或者使第一子晶體管1和第二子晶體管2處于接通狀態(tài)，晶體管3的主負載路徑的電阻R3能夠適應于所需的電路的功能。如果第一子晶體管1接通并且第二子晶體管2斷開，則主負載路徑的電阻R3等于R1ON，并且如果第一子晶體管1斷開并且第二子晶體管2接通，則主負載路徑的電阻R3等于R2ON。如果第一子晶體管1和第二子晶體管2都接通，則主負載路徑的電阻R3等于晶體管3的接通狀態(tài)電阻R3ON。接通狀態(tài)電阻R3ON能夠如下計算：如果第一子晶體管1和第二子晶體管2都斷開，則晶體管3也斷開。第一接通狀態(tài)電阻R1ON可等于或不同于第二接通狀態(tài)電阻R2ON。優(yōu)選地，第一接通狀態(tài)電阻R1ON大于第二接通狀態(tài)電阻R2ON。例如，第一接通狀態(tài)電阻R1ON可以是第二接通狀態(tài)電阻R2ON的至少兩倍。在下面的并非意圖限制本發(fā)明的范圍的例子中，第一接通狀態(tài)電阻R1ON=16mΩ并且第二接通狀態(tài)電阻R2ON=5.33mΩ。因此，如果第一子晶體管1接通并且第二子晶體管2斷開，則電阻R3=16mΩ，如果第一子晶體管1斷開并且第二子晶體管2接通，則電阻R3=5.33mΩ，并且如果第一子晶體管1和第二子晶體管2都接通，則電阻R3≈4mΩ?？傊?，簡單地通過使用施加到第一控制端子33和第二控制端子34的一個或多個常規(guī)數(shù)字信號來控制晶體管3，主晶體管3能夠工作于三種不同導電狀態(tài)。在圖1的電路中，晶體管3用于為負載6(例如，電感性負載6(例如，電機或變壓器))提供電力。為此，負載6具有第一觸頭61，第一觸頭61連接到第二主端子32。第一負載端子31連接到第一電源電勢UB+，并且負載6的第二觸頭62連接到第二電源電勢UB-。如果第一電源電勢UB+和第二電源電勢UB-不同，則也發(fā)生晶體管3的主負載路徑以及第一負載路徑和第二負載路徑上的電壓降落。為了避免在開始提到的問題，第一子晶體管1和第二子晶體管2相繼地完全接通，然后還相繼地斷開，如現(xiàn)在將參照圖5解釋的那樣，圖5是表示圖1的電路的幾個代表性信號的時序的時序圖。圖5從上到下顯示將要描述的六個示圖。供應給第一接觸端子33的第一控制信號IN1、供應給第二接觸端子34的第二控制信號IN2、第一主端子31和第二主端子32之間的主負載路徑上的電壓降落UDS、經過第一主端子31和第二主端子32之間的主負載路徑的電流IDS、功率P=UDS·IDS以及第一主端子31和第二主端子32之間的主負載路徑的電阻R3。第一控制信號IN1和第二控制信號IN2可由控制電路4提供。如圖1中所示，控制電路4可具有控制器40，控制器40把控制信號供應給驅動器45。驅動器45提供輸出信號IN1?？刂菩盘朓N1和IN2之一或二者可以是數(shù)字信號，也就是說，僅在兩種預定義的狀態(tài)(在圖5中，標記為“接通”和“斷開”)之間切換的信號。然而，如圖1的實施例中所示，對于IN1和IN2，還可以使用模擬信號。從第一子晶體管1和第二子晶體管2都斷開開始，通過在第二子晶體管2保持斷開的同時把第一控制信號IN1從斷開電平改變?yōu)榻油娖?，第一子晶體管1在第一時間點t1完全接通。也就是說，第一負載路徑和主負載路徑都具有電阻R1ON(在以上例子中，16mΩ)，經過主負載路徑的電流IDS上升，并且主負載路徑上的電壓VDS從大約(UB+)-(UB-)下降到第一值V1，第一值V1基本上取決于R3=R1ON和電感性負載6的電阻。在第一子晶體管1隨后保持在它的接通狀態(tài)的同時，第二子晶體管2也通過把第二控制信號IN2從斷開電平改變?yōu)榻油娖皆诘诙r間點t2完全接通。也就是說，第一負載路徑具有電阻R1ON(在以上例子中，16mΩ)，第二負載路徑具有電阻R2ON(在以上例子中，5.33mΩ)，并且主負載路徑具有電阻R3ON(在以上例子中，4mΩ)。當?shù)谝蛔泳w管1和第二子晶體管2都接通時，與t1和t2之間的間隔相比，主負載路徑的電阻R3減小，并且經過主負載路徑的電流IDS增加，并且主負載路徑上的電壓VDS進一步從第一值V1下降到第二值V2，第二值V2基本上取決于R3=R1ON和電感性負載6的電阻。為了也接通第二子晶體管2，提供可控雙向模擬開關7。模擬開關7具有負載路徑，該負載路徑形成在第一觸頭71和第二觸頭72之間并且能夠經由控制器40提供并被供應給開關7的控制輸入73的控制信號SW而斷開或閉合。雙向模擬開關7的可能的實施例可以是如圖2中所示的傳輸門（transfergate）。然而，也可使用任何其它傳輸門或可控雙向開關。如果在圖1的電路中開關7閉合，則施加到第一控制端子33的第一控制信號IN1經開關7被傳輸?shù)降诙刂贫俗?4并且也被供應給第二控制端子34，從而第二子晶體管2接通。也就是說，第二控制信號IN2等于第一控制信號IN1。隨后，在第三時間點t3，在第一子晶體管1保持在它的接通狀態(tài)的同時，第二子晶體管2斷開。結果，第一負載路徑和主負載路徑都具有電阻R1ON(在以上例子中，16mΩ)。為了斷開第二子晶體管2，供應給控制輸入73的控制信號SW改變，從而模擬開關7斷開，并且第一控制端子33和第二控制端子34之間的導電連接中斷。結果，第一控制信號不再被傳輸?shù)降诙刂贫俗?4，并且第二子晶體管2斷開。然而，由于第二子晶體管2斷開以及由于電阻R3的增加(在以上例子中，從4mΩ到16mΩ)，存儲在電感性負載6的磁場中的能量引起很大的感應電壓，感應電壓與電源電壓(UB+)-(UB-)疊加，從而主負載路徑上的電壓降落UDS超過電源電壓(UB+)-(UB-)。為了避免由該感應電壓引起的晶體管3的損壞，可選的保護電路5利用第一觸頭51耦合到第一負載端子31并且利用第二觸頭52耦合到第二控制端子34。保護電路5的可能的實施例被表示在圖3中，該實施例是由串聯(lián)連接的兩個二極管形成的箝位電路。然而，也可使用任何其它保護電路。如果保護電路5檢測到晶體管3的主負載路徑上的電壓降落UDS超過預定義的值，則它把信號供應給第二控制端子34，以使第二負載路徑的電阻減小，并且與此同時，晶體管3的主負載路徑上的電壓降落UDS也減小到非危險值V3。在第三時間點t3之后的第四時間點t4，在通過使模擬開關7保持斷開而使第一子晶體管1保持在它的斷開狀態(tài)的同時，通過把第一控制信號IN1從接通開電平改變?yōu)閿嚅_電平，第一子晶體管1也斷開。結果，第一子晶體管1和第二子晶體管2都斷開，并且經過晶體管3的主負載路徑的電流IDS減小為零。當?shù)谝蛔泳w管1和第二子晶體管2被時移地斷開時，與在替代于以上解釋的晶體管3使用具有相同接通狀態(tài)電阻R3ON的常規(guī)晶體管(即，沒有可獨立地開關的子晶體管)的情況下發(fā)生的最大功率相比，晶體管功率P=UDS·IDS的最大Pmax顯著減小。圖4A至4C表示三個實施例，這三個實施例產生可在如以上參照圖1所描述的電路中使用的控制信號SW。在圖4A的實施例中，設置輸出信號SW以便：如果第一負載路徑上的電壓降落小于預定義的值，則閉合雙向開關7(圖1和2)，否則，斷開雙向開關7。在圖4B的實施例中，設置輸出信號SW以便：如果第一子晶體管1的第一控制觸頭13和第二負載觸頭12之間的電壓差的絕對值超過預定義的值，則閉合雙向開關7(圖1和2)，否則，斷開雙向開關7。所述預定義的值優(yōu)選地被設置為這樣的值：在該值，第一子晶體管1在它的溫度補償點以上工作。在圖4C的另一實施例中，設置輸出信號SW以便：如果與第一負載路徑串聯(lián)連接的電阻器R上的電壓降落(該電壓降落是流經第一負載路徑的電流I1的量度)的絕對值超過預定義的值，則閉合雙向開關7(圖1和2)，否則，斷開雙向開關7。如以上所解釋具有第一子晶體管1和第二子晶體管2的晶體管3的例子被表示在圖6中。該晶體管包括具有多個可控第一晶體管單元15和多個可控第二晶體管單元25的單元結構。為了可辨別性起見，第一晶體管單元15在附圖中被標記為深灰色，第二晶體管單元25被標記為淺灰色。所有的可控第一晶體管單元15以電氣方式并聯(lián)連接，并形成第一子晶體管1。相應地，所有的可控第二晶體管單元25以電氣方式并聯(lián)連接，并形成第二子晶體管2。第一晶體管單元15能夠通常經第一控制觸頭13被控制，第二晶體管單元25經第二控制觸頭23被控制。第一晶體管單元15的控制輸入(柵)經柵指131和柵條130以電氣方式連接到第一控制觸頭13。相應地，第二晶體管單元25經柵指231和柵條230以電氣方式連接到第二控制觸頭23。在示出的實施例中，第一晶體管單元15和第二晶體管單元25形成為稍長的條帶。然而，也可使用任何其它單元結構。可選地，第一晶體管單元15和第二晶體管單元25可以相同并具有相同的接通狀態(tài)電阻。為了實現(xiàn)分別具有不同的接通狀態(tài)電阻R1ON和R2ON(R1ON>R2ON)的第一子晶體管1和第二子晶體管2，形成第二子晶體管2的并聯(lián)連接的第二晶體管單元25的數(shù)量可超過形成第一子晶體管1的并聯(lián)連接的第一晶體管單元15的數(shù)量。結果，第一子晶體管1的接通狀態(tài)電阻R1ON超過第二子晶體管2的接通狀態(tài)電阻R2ON。圖7是圖1的電路的修改的電路圖。與圖1的電路的唯一差別在于：保護電路5的第二觸頭52耦合到第一控制端子33而非耦合到第二控制端子34，從而在過電壓事件的情況下，具有比第二子晶體管2高的接通狀態(tài)電阻的第一子晶體管1經控制電路5被至少部分地接通。在以上解釋的實施例中，第一負載觸頭11和21是漏極觸頭，并且第二負載觸頭12和22是源極觸頭。然而，還可以存在這樣的情況：第一負載觸頭11和21是源極觸頭，并且第二負載觸頭12和22是漏極觸頭?？臻g相關術語(諸如，“在…下面”、“在…下方”、“下”、“在…上方”、“上”等)用于方便描述以解釋一個元件相對于第二元件的定位。這些術語旨在包括除了與在附圖中描述的方位不同的方位之外的裝置的不同的方位。另外，諸如“第一”、“第二”等的術語也用于描述各種元件、區(qū)域、部分等，并且也并非意圖是限制性的。相同的術語在整個描述中指示相同的元件。如本文所使用，術語“具有”、“包含”、“包括”等是指示陳述的元件或特征的存在的開放式術語，但并不排除另外的元件或特征。冠詞“一”、“該”旨在包括復數(shù)以及單數(shù)，除非上下文清楚地另外指示。在記住了以上變化和應用的范圍后，應該理解，本發(fā)明不受前面的描述限制，它也不受附圖限制。相反地，本發(fā)明僅由下面的權利要求及其法律等同物限制。具體地講，不同實施例的特征/方法步驟可按照任意方式組合，除非某些特征/方法步驟的組合在技術上不可實現(xiàn)。