[实用新型]一种隔离控制双向功率MOS管

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电子开关，具体地说是一种采用隔离控制可双向开关导通的功率MOS管。 

背景技术

现有的模拟开关采用NMOS、PMOS管并联的结构，当输入电压Vin较低时NMOS管导通，输入电压Vin不高不低时两个MOS管都处于半导通，输入电压Vin较高时PMOS导通，这种方式导通电阻大，限制了其在大功率场合的应用，一般只用于信号处理； 

MOS管等元件在刚问世的时候都是用做信号处理的，所有的信号都是工作在一维系统中。所谓一维系统就是只有一个方向的能量场强，如我们自然界中的重力场。MOS管实际上是一个二维元件，要将二维元件用于一维系统就需将两个系统在某一点联系起来，对于MOS管是将控制信号的B极和源极S相连。当MOS管作为功率电源开关使用的时候，人们依旧沿用原来的BS极相连的结构，这种结构的缺点： 

1衬底寄生二极管，只能做单向开关，源漏反接电路不能关闭。在电机控制等一些领域可以应用到这个寄生二极管做为反向导通开关(或称作续流二极管)，但是二极管上有0.3-0.7V左右的管压降，而且二极管有节电容效应影响开关速度，效率没有MOS管高。 

2因为控制极B和源极S相连，MOS管的开启电压Vgb等于Vgs，开启电压受到源级电位的影响，这就要求MOS管源级必须接 到电源VCC或者电源GND上，局限MOS管作为模拟开关的应用。当NMOS管做为电路上管使用时驱动电压要高于电源电压，需专门设计自举升压驱动电路。 

现有的电子继电器一般采用的是两个MOSFET串联或者两个二极管和两个MOSFET串并联，只能实现双向开关的作用不能像真正的继电器开关可用来通过模拟信号，电路中每个方向都是MOSFET和二极管的串联，导通压降大，一般为1-2V，效率远不如单个MOS管高；现有的双向导通晶闸管同样有导通压降大的问题； 

当常规MOS管反接的时候即使撤掉栅极控制信号关闭MOS管，电子流也会从体二极管中流通，失去了开关功能，流通过程中有一个体二极管管压降产生。 

许多场合如同步整流还需要用到带隔离控制的MOS管，无论电磁隔离还是光耦隔离都增加了系统成本。 

现有的大功率开关管如VMOS，IGBT等等为了提高耐压增大电流都采用纵向结构(受传统控制方式的影响)，缺点是工艺复杂成本高导通电阻略大。 

发明目的 

本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足之处，提供一种与机械继电器导通性能相近，开关速度更优越，且无需光耦等隔离元件控制的电子开关。 

为了实现本实用新型的目的，我们将采用如下技术方案予以实施； 

一种隔离控制双向功率MOS管，由MOS管构成，其特征在于：MOS管的衬底设置一层二氧化硅绝缘层，绝缘层上设置一层铝电极作为B极，B极与源极S不相连。 

一种隔离控制双向功率MOS管，由MOS管构成，其特征在于：MOS管的衬底设置一层N+，并作为B极引出，B极与源极S不相连。 

所述的B极与源极S或漏极D都是NPN结构，可以实现隔离，PN结的结电容可为沟道产生提供足够的电子。 

所述的MOS管的G极与所述的B极之间的电压大于开启电压时，所述的MOS管导通。 

所述的两个隔离控制双向功率NMOS管构成的CMOS，在绝缘层中掺入了带电离子，可控制开启电压。 

所述的两个隔离控制双向功率NMOS管设计成不同的开启电压后，可控制所述的两个隔离控制双向功率NMOS管作为上下管使用时的导通死区时间，避免上下管直通。 

有益效果 

1、无寄生体二极管，可双向开关导通 

2、实现隔离控制，信号场只受信号系统的控制不受电源场的影响，(可以简化控制电路) 

3、如果开关完全打开则可实现模拟开关的功能，效果等同触点开关。 

4、可实现高耐压大电流的横向大功率开关管。 

附图说明

图1为本实用新型A结构的结构框图； 

图2为本实用新型B结构的结构框图； 

图3为本实用新型沟道关闭时的模型图； 

图4为本实用新型沟道开启时的模型图； 

图5为NPN三极管处于关闭状态时的模型图； 

图6为NPN三极管处于导通状态时的模型图； 

图7为常规MOS管处于沟道关闭时的模型图； 

图8为常规MOS管处于沟道开启时的模型图； 

图9为常规MOS管源极漏极反接处于沟道关闭时的模型图；