半导体场效应管的去饱和保护电路及功率器件制造技术

本实用新型专利技术公开一种半导体场效应管的去饱和保护电路及功率器件，该半导体场效应管的去饱和保护电路包括旁路电容，增加的旁路电容能够实现位移电流的分流，降低去饱和电阻的电压和热应力，从而提升去饱和保护电路在半导体场效应管应用中的可靠性，而采用低结电容的高压二极管、多个串联的高压二极管、布线类型为细线的去饱和保护电路和若干个与所述限流电阻和所述充电电阻串联和/或并联的电阻的方案，能够有效降低结电容的水平，从而降低位移电流，而降低MOS管的开通速度的方案，能够减缓MOS管的体二极管反向恢复速度，从而降低位移电流，也是因为降低位移电流的作用，从而起到有效抑制去饱和电阻的电压和功率的作用。有效抑制去饱和电阻的电压和功率的作用。有效抑制去饱和电阻的电压和功率的作用。

【技术实现步骤摘要】
半导体场效应管的去饱和保护电路及功率器件


[0001]本技术涉及电动汽车电机控制器
，特别涉及一种半导体场效应管的去饱和保护电路及功率器件。

技术介绍

[0002]当前去饱和保护电路常用于IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)短路保护中，主要利用IGBT短路故障时退出饱和区，漏极电压增大导致高压二极管阻断，电压源或电流源对去饱和电容进行充电，当去饱和电容中的电压大于基准电压时，比较器发生翻转输出低电平，实现IGBT的关断。
[0003]但现有的去饱和保护电路在兼容半导体场效应管时，由于MOS管的体二极管处于快速反向恢复期间时会带来较高的dv/dt，而dv/dt会通过高压二极管的结电容引入位移电流，给去饱和电路中的去饱和电阻引入瞬态大电压和瞬态高脉冲功耗，从而导致去饱和电阻在半导体场效应管的开关过程中功耗累积和电压应力超标，而功耗和电压应力的超标会使得去饱和电阻发生损坏，进而使得去饱和保护电路不能起到有效的半导体场效应管短路保护作用。

技术实现思路

[0004]本技术的主要目的是提出一种半导体场效应管的去饱和保护电路及功率器件，旨在解决现有的半导体场效应管的去饱和电路保护方案中，MOS管的体二极管处于快速反向恢复期间到来的高dv/dt所产生的位移电流，使得去饱和电阻存在过电压和过热的风险，进而对去饱和电阻造成损坏的技术问题。
[0005]为实现上述目的，本技术提出一种半导体场效应管的去饱和保护电路，所述半导体场效应管的去饱和保护电路包括MOS管、高压二极管和旁路电容；
[0006]所述MOS管的漏极连接所述高压二极管的负极，所述旁路电容的一端并联在所述高压二极管的正极，所述旁路电容的另一端接地；
[0007]所述旁路电容，用于对去饱和保护电路中存在的位移电流进行分流，其中，所述位移电流是由于所述MOS管的体二极管处于反向恢复期间所产生的高dv/dt，所述高dv/dt经由所述高压二极管的结电容会引入所述位移电流。
[0008]可选地，所述半导体场效应管的去饱和保护电路还包括输出模块；
[0009]所述输出模块与所述高压二极管的正极相连接；
[0010]所述输出模块，用于将所述MOS管的体二极管处于反向恢复期间时产生的位移电流引入地平面，还用于输出低电平。
[0011]可选地，所述输出模块包括限流电阻、充电电阻、去饱和消隐电容、去耦电容和电压源；
[0012]所述限流电阻的一端连接所述高压二极管的正极；
[0013]所述充电电阻、去饱和消隐电容和所述电压源串联，所述限流电阻的另一端接在
所述充电电阻和所述去饱和消隐电容的连接点上，所述去饱和消隐电容远离所述充电电阻的一端接地；
[0014]所述去耦电容的一端连接所述电压源，所述去耦电容的另一端接地。
[0015]可选地，所述输出模块还包括比较器、充电电流源和基准电压源；
[0016]所述比较器的反相输入端连接所述限流电阻，所述充电电流源接在所述比较器的反向输入端上；
[0017]所述比较器的正相输入端连接所述基准电压源的正极，所述基准电压源的负极接地。
[0018]可选地，所述高压二极管还包括结电容；
[0019]所述结电容并联在所述高压二极管两端；
[0020]所述结电容可选取耐压性高于常规结电容和通流性低于常规结电容的低结电容。
[0021]可选地，所述半导体场效应管的去饱和保护电路还包括若干个高压二极管；
[0022]所述若干个高压二极管串联。
[0023]可选地，所述半导体场效应管的去饱和保护电路的布线选用细线；
[0024]所述细线，用于增加所述半导体场效应管的去饱和保护电路的回路阻抗，降低所述结电容的水平和位移电流。
[0025]可选地，所述半导体场效应管的去饱和保护电路还包括若干个电阻；
[0026]所述若干个电阻与所述限流电阻和所述充电电阻串联和/或并联。
[0027]可选地，降低所述MOS管的开通速度。
[0028]本实施例还提出一种功率器件，所述功率器件包括如上所述的半导体场效应管的去饱和保护电路，所述半导体场效应管的去饱和保护电路包括MOS管、高压二极管和旁路电容；
[0029]所述MOS管的漏极连接所述高压二极管的负极，所述旁路电容的一端并联在所述高压二极管的正极，所述旁路电容的另一端接地；
[0030]所述旁路电容，用于对去饱和保护电路中存在的位移电流进行分流，其中，所述位移电流是由于所述MOS管的体二极管处于反向恢复期间所产生的高dv/dt，所述高dv/dt经由所述高压二极管的结电容会引入所述位移电流。
[0031]本技术技术方案通过在原有的半导体场效应管的去饱和保护电路的基础上增加一个旁路电容，对半导体场效应管在处于反向恢复期间所带来的位移电流实现分流，降低去饱和电阻的电压和热应力，提升去饱和保护电路在半导体场效应管应用中的可靠性，通过选取低结电容的高压二极管和/或串联多个高压二极管，从而降低结电容的水平，而降低结电容的水平能够有效降低位移电流的作用，通过选用细线作为去饱和保护电路的布线和/或多个较大封装、耐高脉冲功率的电阻，增加去饱和电阻回路的阻抗，也能起到降低结电容的水平，从而降低位移电流，通过降低半导体场效应管的开通速度，降低MOS管的体二极管反向恢复期间速度，从而起到降低位移电流的作用。
附图说明
[0032]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅
是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0033]图1为本技术半导体场效应管的去饱和保护电路的结构示意图；
[0034]图2为现有的去饱和保护电路的方案原理框图示意图。
[0035]附图标号说明：
[0036]标号名称标号名称T1MOS管R2充电电阻D1高压二极管VCC电压源10输出模块U1比较器C1去饱和消隐电容Cp结电容C2去耦电容I1充电电流源C3旁路电容Vref基准电压源R1限流电阻
ꢀꢀ
[0037]本技术目的的实现、功能特点及可点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0038]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0039]需要说明，若本技术实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体场效应管的去饱和保护电路，其特征在于，所述半导体场效应管的去饱和保护电路包括MOS管、高压二极管和旁路电容；所述MOS管的漏极连接所述高压二极管的负极，所述旁路电容的一端并联在所述高压二极管的正极，所述旁路电容的另一端接地；所述旁路电容，用于对去饱和保护电路中存在的位移电流进行分流，其中，所述位移电流是由于所述MOS管的体二极管处于反向恢复期间所产生的高dv/dt，所述高dv/dt经由所述高压二极管的结电容会引入所述位移电流。2.如权利要求1所述的半导体场效应管的去饱和保护电路，其特征在于，所述半导体场效应管的去饱和保护电路还包括输出模块；所述输出模块与所述高压二极管的正极相连接；所述输出模块，用于将所述MOS管的体二极管处于反向恢复期间时产生的位移电流引入地平面，还用于输出低电平。3.如权利要求2所述的半导体场效应管的去饱和保护电路，其特征在于，所述输出模块包括限流电阻、充电电阻、去饱和消隐电容、去耦电容和电压源；所述限流电阻的一端连接所述高压二极管的正极；所述充电电阻、去饱和消隐电容和所述电压源串联，所述限流电阻的另一端接在所述充电电阻和所述去饱和消隐电容的连接点上，所述去饱和消隐电容远离所述充电电阻的一端接地；所述去耦电容的一端连接所述电压源，所述去耦电容的另一端接地。4.如权利要求3所述的半导体场效应管的去饱和保护电路，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘阳，
申请(专利权)人：苏州汇川联合动力系统有限公司，
类型：新型
国别省市：