[发明专利]具有可控反向二极管的功率晶体管

说明书

技术领域

本发明的实施方式涉及一种功率晶体管，具体涉及一种功率MOSFET。

背景技术

功率MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）包括源区、本体区、漂移区以及漏区。本体区设置在源区和漂移区之间。漂移区设置在本体区和漏区之间并邻接本体区，pn结形成在本体区和漂移区之间。功率MOSFET还包括栅电极，该栅电极与晶体管的半导体区介电绝缘并被配置为控制位于源区和漂移区之间的本体区中的导电沟道。源区、本体区和漂移区的掺杂型使得这些半导体区形成寄生双极晶体管，该寄生双极晶体管是n型MOSFET中的npn晶体管以及p型MOSFET中的pnp晶体管。

为了防止寄生晶体管对MOSFET的功能产生负面影响，众所周知的是要使源区和本体区短路。然而，通过这种方法，MOSFET只包括一个可以被反向偏压的pn结（即，本体区和漂移区之间的pn结）。因此，传统的MOSFET只有当在反向偏压pn结的源区和漏区之间施加电压时才能阻断，同时MOSFET当在正向偏压pn结的源区和漏区之间施加电压时不受栅电极的控制而导通。pn结也被称为体二极管。

当体二极管被正向偏压时，载流子等离子体主要积累在漂移区。当体二极管随后被反向偏压时，MOSFET仍然导通，直至除去载流子等离子体。因此，体二极管可能会增加MOSFET的开关损耗并降低开关速度。

此外，存在诸如矩阵变换器的一些应用，其中MOSFET反向导通是极其不希望的。

因此，需要避免前面所提到的问题。

发明内容

第一实施方式涉及一种电子电路，其包括晶体管器件以及控制电路。晶体管器件可以在反向操作模式下操作并包括源区、漏区、本体区和漂移区、电连接至源区和本体区的源电极、在本体区和漂移区之间形成的pn结、邻近本体区配置并与本体区介电绝缘的栅电极、以及邻近漂移区配置的耗尽控制结构。耗尽控制结构具有控制端子并被配置为根据控制端子接收的驱动信号在漂移区中生成耗尽区。控制电路耦接至耗尽控制结构的控制端子，并被配置为当晶体管器件在反向操作模式下操作时驱动耗尽控制结构以生成耗尽区。

第二实施方式涉及一种操作晶体管器件的方法。晶体管器件可以在反向操作模式下操作并包括源区、漏区、本体区以及漂移区、电连接至源区和本体区的源电极、在本体区和漂移区之间形成的pn结、邻近本体区配置并与本体区介电绝缘的栅电极、以及邻近漂移区配置的耗尽控制结构，该耗尽控制结构具有控制端子并被配置为根据控制端子接收的驱动信号在漂移区中生成耗尽区。该方法包括当晶体管器件在反向操作模式下操作时，驱动耗尽控制结构以生成耗尽区。

在阅读以下详细描述并查看附图之后，本领域的技术人员将了解到另外的特征和优点。

附图说明

现在将参照附图对实例进行说明。附图用于说明基本原理，以只对理解基本原理所需的方面进行说明。附图不是按比例绘制的。在附图中，相同的参考标号表示类似的特征。

图1示出了包括具有沟槽栅电极和耗尽控制结构的纵向晶体管器件，以及包括与耗尽控制结构耦接的控制电路的电子电路的第一实施方式。

图2示出了包括MOS栅控二极管作为箝位元件的晶体管器件的垂直截面图。

图3示出了包括肖特基二极管作为箝位元件的晶体管器件的垂直截面图。

图4示出了晶体管器件的水平截面图。

图5示出了具有平面栅电极和耗尽控制结构的晶体管器件的垂直截面图。

图6示出了具有耗尽控制结构的横向晶体管器件的垂直截面图。

图7示出了包括具有场电极和场电极电介质的耗尽控制结构的晶体管器件的垂直截面图。

图8示出了控制电路的一个实施方式的框图。

图9示出了包括具有漂移控制区和漂移控制区电介质的耗尽控制结构的晶体管器件的垂直截面图。

图10示出了包括具有掺杂型与漂移区互补的区域的耗尽控制结构的晶体管器件的垂直截面图。

图11示出了图1、图2至图7的电子电路的等效电路图。

图12示出了根据另一实施方式的电子电路的等效电路图。

具体实施方式