[发明专利]一种高压晶体管结构

说明书

技术领域

本发明属于电子元器件领域，尤其涉及一种高压晶体管结构。

背景技术

CoolMOS也有叫SuperJunctionMOS的，由于其构造特殊，导通电阻非常低， 耐高压，发热量低，因此又叫CoolMOS。采用新的耐压层结构，在几乎保持功 率MOSFET所有优点的同时，又有着极低的导通损耗。是一种耐压层上的结构 创新，不仅可用于垂直功率MOSFET，还可用于功率IC的关键器件LDMOS以及 SBD、等功率半导体器件中。

CoolMOS通常使用于高压环境，在使用时常因突波或浪涌(Surge)产生的器 件过电压(OverStress)或雪崩崩溃现象(AvalancheBreakDown)，而使器件失效的 情形。一般解决的方法为延长器件集极端与闸极端的距离或在芯片外围增加保 护环的尺寸来增加器件的耐压能力，但因此增加大量的芯片面积，而导致成本 大幅增加。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高压晶体管结构，旨在解决硅材料作成Cool MOS所形成的功率晶体管在使用时因突波或浪涌产生的器件过电压或雪崩崩溃 现象而使器件失效的问题。

本发明是这样实现的，一种高压晶体管结构包括一颗硅材料作成的Cool MOS晶体管和一颗双向高压导通保护二极管，所述CoolMOS晶体管与所述双向 高压导通保护二极管合封于单一封装体内。

进一步，所述双向高压导通保护二极管外挂于所述CoolMOS晶体管的源极 与集极，作为该CoolMOS晶体管外挂的保护电路。

进一步，所述双向高压导通保护二极管由反向偏置耐高压的二级管组成， 材料为SiC或GaN。

进一步，所述双向高压导通保护二极管的崩溃电压低于所述CoolMOS晶体 管的崩溃电压。

本发明在使用时，遇到突波或浪涌，产生了额外的过电压，在损害功率器 件之前，启动了双向高压导通保护二极管保护机制，将额外电流导出，进而保 护了CoolMOS晶体管，可解决硅材料作成CoolMOS晶体管在使用时因突波或 浪涌产生的器件过电压或雪崩崩溃现象而使器件失效的问题。

附图说明

图1是本发明实施例提供的传统CoolMOS晶体管因突波或浪涌产生的器件 过电压或雪崩崩溃现象而失效的原理图；

图2是本发明实施例提供的结合双向高压导通保护二极管与CoolMOS晶 体管的电路示意图；

图3和图4是本发明实施例提供的透过双向高压导通保护二极管将电荷引 流而对CoolMOS功率器件保护的原理图；

图5是本发明实施例提供的CoolMOS晶体管与双向高压导通保护二极管合 封于单一封装体内的结构示意图；

图中：1、CoolMOS晶体管；2、突波/浪涌；3、失效点；4、闸极；5、源 极；6、集极；7、双向高压导通保护二极管；8、第一端电极；9、第二端电极； 10、单一封装体；11、集极焊垫；12、闸极焊垫；13、源极焊垫。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并 配合附图详细说明如下。

请参阅图1至图5：

一种高压晶体管结构包括一颗硅材料作成的CoolMOS晶体管1和一颗双向 高压导通保护二极管7，所述CoolMOS晶体管1与所述双向高压导通保护二极管7 合封于单一封装体10内。

进一步，所述双向高压导通保护二极管7外挂于所述CoolMOS晶体管1的源 极与集极(独立封装)，作为该CoolMOS晶体管1外挂的保护电路。

进一步，所述双向高压导通保护二极管7由反向偏置耐高压的二级管组成， 材料为SiC或GaN。

进一步，所述双向高压导通保护二极管7的崩溃电压低于所述CoolMOS晶体 管1的崩溃电压，以避免CoolMOS提前崩溃造成器件损坏的情形。

图1示出了传统CoolMOS晶体管1因突波/浪涌2产生的器件过电压或雪 崩崩溃现象，而使器件失效的电路示意图；

如图2所示，分别将具有闸极4，源极5，集极6三端的CoolMOS晶体管， 及具有第一端电极8、第二端电极9的双向高压导通保护二极管7，结合成如图 2所示的电路图。