驱动电路和半导体设备制造技术

本公开涉及一种驱动电路和半导体设备。根据一实施例，驱动电路包括输出控制常导通状态类型的晶体管在ON状态和OFF状态之间变化的信号的第一信号源，输出将所述晶体管置于所述OFF状态的信号的第二信号源，监测所述晶体管的栅电压的栅电压监测器，以及基于来自所述栅电压监测器的输出信号，使所述第二信号源输出用于将所述晶体管置于所述OFF状态的信号的控制器。

【技术实现步骤摘要】
驱动电路和半导体设备相关申请的交叉引用本申请基于并主张2012年12月27日提交的日本专利申请No.2012-286242的优先权；该专利申请的全部内容以引用的方式并入本文中。
各实施例通常涉及驱动电路和半导体设备。
技术介绍
通过向其栅极施加恒定电压将常导通状态类型的场效应晶体管（FET）倒置到OFF状态。例如，诸如GaNFET之类的在其有源区域包括GaN半导体的大多数FET是常导通状态类型的n沟道FET。因此，为了将GaNFET倒置为OFF状态，需要施加不超过某一电平的负电压。然而，如果栅电压由于栅漏而上升，则将难以维持OFF状态。
技术实现思路
本专利技术的一方面公开了一种驱动电路，包括：输出控制常导通状态类型的晶体管在ON状态和OFF状态之间变化的信号的第一信号源；输出将所述晶体管置于所述OFF状态的信号的第二信号源；监测所述晶体管的栅电压的栅电压监测器；以及基于来自所述栅电压监测器的输出信号，使所述第二信号源输出用于将所述晶体管置于所述OFF状态的信号的控制器。本专利技术的另一方面公开了一种半导体设备，包括：常导通状态类型的第一晶体管；输出控制所述第一晶体管在ON状态和OFF状态之间变化的信号的第一信号源；输出将所述第一晶体管置于所述OFF状态的信号的第二信号源；监测所述第一晶体管的栅电压的栅电压监测器；在所述第一晶体管的漏极端提供的输出电路；监测所述输出电路的输出电压的输出电压监测器；以及控制器，其基于所述栅电压监测器的输出控制所述第二信号源，以输出所述信号，从而将所述第一晶体管置于所述OFF状态，并基于所述输出电压监测器的输出控制所述第一信号源，以输出所述信号，从而使所述第一晶体管在所述ON状态和所述OFF状态之间变化。附图说明图1是示出了根据第一实施例的半导体设备的电路图；图2A和2B是示出了根据第一实施例的驱动电路的操作的示意视图；图3是示出了根据第一实施例的半导体设备的操作的流程图；图4A和4B是示出了根据第一实施例的驱动电路的输出波形的图；图5是示出了根据第一实施例的半导体设备的另一操作的流程图；图6是示出了根据第一实施例的半导体设备的操作的示意视图；图7是示出了根据第一实施例的第一变化的半导体设备的电路图；图8是示出了根据第一实施例的第一变化的半导体设备的电路图；图9是示出了根据第一实施例的第一变化的半导体设备的电路图；图10是示出了根据第二实施例的半导体设备的电路图；图11是示出了根据第二实施例的半导体设备的操作的流程图；图12是示出了根据第二实施例的变化的半导体设备的电路图；图13是示出了根据第三实施例的半导体设备的电路图；图14是示出了根据第三实施例的半导体设备的操作的流程图；图15是示出了根据第三实施例的变化的半导体设备的电路图；图16是示出了根据第四实施例的半导体设备的电路图。具体实施方式根据一实施例，驱动电路包括输出控制常导通状态类型的晶体管以在ON状态和OFF状态之间变化的信号的第一信号源，输出将所述晶体管置于所述OFF状态的信号的第二信号源，监测所述晶体管的栅电压的栅电压监测器，以及，基于来自所述栅电压监测器的输出信号，使所述第二信号源输出用于将所述晶体管置于所述OFF状态的信号的控制器。下面，将参考附图来描述各实施例。请注意，附图是示意的或简化的图示，每一个部件的厚度和宽度之间的关系以及各部件之间的大小的比例可能不同于实际部件。此外，甚至在描绘相同的部件的情况下，取决于图形可以不同地示出相互的尺寸和比例。请注意，在本申请的附图和说明书中，对于已出现在附图中并且已被描述的组件应用相同的编号，省略了对这样的组件的重复的详细描述。第一实施例图1是示出了根据第一实施例的半导体设备1的电路图。半导体设备1包括常导通状态类型的晶体管10、晶体管10的驱动电路20以及输出电路30。驱动电路20包括第一信号源（下文称为信号源40）、第二信号源（下文称为信号源50），栅电压监测器60以及控制器70。信号源40输出控制晶体管10以在ON和OFF之间改变状态的信号。信号源50输出将晶体管10维持在OFF状态的信号。栅电压监测器60监测晶体管10的已被信号源40从ON状态倒置到OFF状态的栅电压。信号源40和信号源50被控制器70控制。换言之，控制器70通过信号源50来控制晶体管10的操作。同样，控制器70基于栅电压监测器60的输出控制信号源50输出控制信号，以控制晶体管10的栅电压。例如，通过将晶体管10的栅电压维持在不超过阈值电压，晶体管10被维持在OFF状态。驱动电路20在晶体管10的栅极和与晶体管10的源极相连接的端子11之间包括第一二极管（下文称为二极管17）以及第二二极管（下文称为二极管19）。如图1所示，二极管19被提供在二极管17和端子11之间，并与二极管17串联。二极管17和19两者都提供从晶体管10的栅极到端子11的方向的电流。例如，二极管17的阳极连接到晶体管10的栅极，而二极管17的阴极连接到二极管19的阳极。并且，二极管19的阴极也连接到端子11。如此，晶体管10的源极和二极管19的阴极连接到公共端子11。如图11所示，端子11是，例如，接地端子。同样，信号源40通过第一电容器（下文称为电容器13）连接到晶体管10的栅极。栅电阻12被提供在信号源40和电容器13之间。信号源50通过第二电容器（下文称为电容器15）连接到将二极管17连接到二极管19的连接部分18。输出电路30连接到晶体管10的漏极端。例如，输出电路30包括感应器21、二极管23、电容器25以及输出电压监测器80。如图1所示，晶体管10和输出电路30构成非隔离类型的升压斩波电路。输出电压监测器80监测从电容器25的两端输出的提供给外部负荷29的输出电压VOUT。控制器70基于输出电压监测器80的输出来控制信号源40，以操作晶体管10，以便输出电压VOUT是常量。可以独立地提供信号源40和50，如在此实施例中那样，或其中的至少一个可以被包括在控制器70中。例如，如果使用微处理器来作为控制器70，则可以轻松地输出对应于信号源40和信号源50的信号。还可以使用包括信号源40和50以及二极管17和19的集成电路，并可以组合现有的电源控制器和锁存电路。例如，比较电路可以用于栅电压监测器60和输出电压监测器80。例如，栅电压监测器60将晶体管10的栅电压与参考电压进行比较，并输出结果。输出电压监测器80将输出电压VOUT与目标电压进行比较，并输出结果。图2A和2B是示出了根据第一实施例的驱动电路20的操作的示意视图。图2A示出了当晶体管10处于OFF状态时，当信号源50的输出从低电压变为高电压（L→H）时的控制电流IC1的流向。图2B示出了当信号源50的输出从高电压变为低电压（H→L）时的控制电流IC2的流向。如图2A所示，当信号源50的输出已经从L→H变化时，控制电流IC1通过二极管19流向端子11。因此，二极管17和二极管19的中间点JP处的电势被二极管19的正向电压（例如，大约0.6V）限幅。另一方面，晶体管10的栅极处于负电势，如此，向二极管17施加反向电压。因此，晶体管10的栅极电势不受信号源50的输出的影响，负电势被维持。如图2B所示，当信号源50的输出已经从H→L变化时，二极管17被施加正向本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种驱动电路，包括：输出控制常导通状态类型的晶体管在ON状态和OFF状态之间变化的信号的第一信号源；输出将所述晶体管置于所述OFF状态的信号的第二信号源；监测所述晶体管的栅电压的栅电压监测器；以及基于来自所述栅电压监测器的输出信号，使所述第二信号源输出用于将所述晶体管置于所述OFF状态的信号的控制器。

【技术特征摘要】
2012.12.27 JP 2012-2862421.一种驱动电路，包括：第一信号源，输出用于控制常导通类型的晶体管在ON状态和OFF状态之间变化的信号；第二信号源，输出用于将所述晶体管置于所述OFF状态的信号；栅电压监测器，监测所述晶体管的栅电压；控制器，基于来自所述栅电压监测器的输出信号，使所述第二信号源输出用于将所述晶体管置于所述OFF状态的信号；第一二极管，设置在所述晶体管的栅极和连接到所述晶体管的源极的端子之间，所述第一二极管允许电流在从所述晶体管的栅极到所述端子的方向流动；第二二极管，设置在所述第一二极管和所述端子之间，所述第二二极管与所述第一二极管串联连接，允许电流在从所述第一二极管到所述端子的方向流动；第一电容器，设置在所述第一信号源和所述晶体管的栅极之间；以及第二电容器，设置在所述第二信号源和将所述第一二极管连接到所述第二二极管的部分之间。2.根据权利要求1所述的驱动电路，还包括：第三二极管，设置在所述晶体管的栅极和连接到所述晶体管的源极的所述端子之间，与所述第一二极管和所述第二二极管并联，所述第三二极管允许电流在从所述晶体管的栅极到所述端子的方向流动。3.根据权利要求1所述的驱动电路，还包括：感应器，串联地设置在所述第一二极管和所述第二二极管之间，其中，所述第二信号源通过所述第二电容器连接到将所述感应器连接到所述第二二极管的部分。4.根据权利要求1所述的驱动电路，还包括：倍压器电路，设置在所述第二信号源和所述第二电容器之间。5.根据权利要求1所述的驱动电路，其中，所述第一信号源的输出阻抗大于所述晶体管的输入阻抗。6.根据权利要求1所述的驱动电路，其中，所述控制器包括所述第一信号源和所述第二信号源中的至少一个。7.一种驱动电路，包括：第一信号源，输出用于控制常导通类型的晶体管在ON状态和OFF状态之间变化的信号；第二信号源，输出用于将所述晶体管置于所述OFF状态的信号；栅电压监测器，监测所述晶体管的栅电压；控制器，基于来自所述栅电压监测器的输出信号，使所述第二信号源输出用于将所述晶体管置于所述OFF状态的信号；第一二极管，设置在所述晶体管的栅极和连接到所述晶体管的源极的端子之间，所述第一二极管允许电流在从所述晶体管的栅极到所述端子的方向流动；第二二极管，在所述晶体管的栅极和所述第一二极管之间与所述第一二极管串联连接，所述第二二极管允许电流在从所述栅极到所述第一二极管的方向流动；开关，与所述第二二极管并联地设置，所述开关在所述开关的导通状态旁路所述第二二极管；以及第一电容器，设置在所述第一信号源和将所述第一二极管连接到所述第二二极管的部分之间，其中，所述控制器使所述第二信号源输出用于断开所述开关的信号。8.根据权利要求7所述的驱动电路，还包括在所述第一二极管和所述晶体管的栅极之间设置的与所述第二二极管串联连接的感应器，其中，所述开关的一端连接到所述感应器的在与所述第二二极管相对的一侧上的一端，而所述开关的另一端连接到所述第二二极管的在与所述感应器相对的一侧上的一端，并且所述开关在所述开关的导通状态旁路所述第二二极管和所述感应器。9.根据权利要求7所述的驱动电路，其中，当所述开关处于所述开关的导通状态时，所述第一信号源控制所述晶体管在ON状态和OFF状态之间变化，当所述开关处于所述开关的断开状态时，所述第一信号源控制所述晶体管的所述栅电压，使得所述晶体管处于OFF状态。10.一种半导体设备，包括：常导通类型的第一晶体管；第一信号源，输出用于控制所述第一晶体管在ON状态和OFF状态之间变化的信号；第二信号源，输出用于将所述第一晶体管置于所述OFF状态的信号；栅电压监测器，监测所述第一晶体管的栅电压；输出电路，设置在所述第一晶体管的漏极侧；输出电压监测器，监测所述输出电路的输出电压；控制器，其基于所述栅电压监测器的输出控制所述第二信号源以输出信号，从而将所述第一晶体管置于所述OFF状态，并基于所述输出电压监测器的输出控制所述第一信号源以输出信号，从而使所述第一晶体管在所述ON状态和所述OFF状态之间变化；第一二极管，设置在所述第一晶体管的栅极和连接到所述第一晶体管的源极的端子之间，所述第一二极管允许电流在从所述第一晶体管的栅极到所述端子的方向流动；第二二极管，设置在所述第一二极管和所述端子之间，所述第二二极管与所述第一二极管串联连接，并允许电流在从所述第一二极管到所述端子的方向流动；第一电容器，设置在所述第一信号源和所述第一晶体管的栅极之间；以及第二电容器，设置在所述第二信号源和将所述第一二极管连接到所述第二二极管的部分之间。11.根据权利要求10所述的半导体设备，还包括：第三二极管，设置在所述第一晶体管的栅极和连接到所述第一晶体管的源极的所述端子之间，其中，所述第三二极管是与所述第一二极管和所述第二二极管并联地设置的，并允许电流在从所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：池田健太郎，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：日本;JP