[发明专利]一种硅衬底GaN半导体共源共栅器件的设计方法

权利要求书

1.一种硅衬底GaN半导体共源共栅器件的设计方法，其特征在于：

利用高压硅衬底GaN半导体器件和低压器件构成硅衬底GaN半导体共源共栅器件的基本结构，将高压硅衬底GaN半导体器件的漏极作为硅衬底GaN半导体共源共栅器件的漏极，栅极与低压器件的源极连接作为硅衬底GaN半导体共源共栅器件的源极且接地电，源极与低压器件的漏极连接，将低压器件的栅极作为硅衬底GaN半导体共源共栅器件的栅极；

将高压硅衬底GaN半导体器件的硅基板接地电；

将低压器件的阈值电压设计为3V～10V；

在硅衬底GaN半导体共源共栅器件上并联高压二极管，将高压二极管的负极和正极分别与硅衬底GaN半导体共源共栅器件的漏极和源极连接，高压二极管的正极与硅衬底GaN半导体共源共栅器件的源极之间还串联有低压二极管，低压二极管的正极与高压二极管的正极连接，负极与硅衬底GaN半导体共源共栅器件的源极连接；

设计低压器件漏极与源极之间的电容的值，由于高压硅衬底GaN半导体器件的源极与低压器件的漏极连接处的电压Vm的值应满足：Vm的值高于高压硅衬底GaN半导体器件的夹断电压Vp的绝对值且不高于低压硅器件的击穿电压Vbd的值，并且Vm的值可用下式表示：

Vm≈Vds·Cds_GaN/(Cds_GaN+Cds)式(1)式(1)中，Vds表示硅衬底GaN半导体共源共栅器件漏极与源极之间的电压，Cds_GaN表示硅衬底GaN漏极与源极之间的电容，Cds表示低压器件漏极与源极之间的电容，因此根据已知的Vp、Vbd、Vds、Cds_GaN的值，即可计算出Cds的值。

2.一种硅衬底GaN半导体共源共栅器件的设计方法，其特征在于：

利用高压硅衬底GaN半导体器件和低压器件构成硅衬底GaN半导体共源共栅器件的基本结构，将高压硅衬底GaN半导体器件的漏极作为硅衬底GaN半导体共源共栅器件的漏极，栅极与低压器件的源极连接作为硅衬底GaN半导体共源共栅器件的源极且接地电，源极与低压器件的漏极连接，将低压器件的栅极作为硅衬底GaN半导体共源共栅器件的栅极；

将高压硅衬底GaN半导体器件的硅基板接地电；

将低压器件的阈值电压设计为3V～10V；

在硅衬底GaN半导体共源共栅器件上并联高压二极管，将高压二极管的负极和正极分别与硅衬底GaN半导体共源共栅器件的漏极和源极连接，高压二极管的正极与硅衬底GaN半导体共源共栅器件的源极之间还串联有低压二极管，低压二极管的正极与高压二极管的正极连接，负极与硅衬底GaN半导体共源共栅器件的源极连接；

在低压器件上并联电容，电容的两端分别与低压器件的漏极和源极连接。

3.一种硅衬底GaN半导体共源共栅器件的设计方法，其特征在于：

利用高压硅衬底GaN半导体器件和低压器件构成硅衬底GaN半导体共源共栅器件的基本结构，将高压硅衬底GaN半导体器件的漏极作为硅衬底GaN半导体共源共栅器件的漏极，栅极与低压器件的源极连接作为硅衬底GaN半导体共源共栅器件的源极且接地电，源极与低压器件的漏极连接，将低压器件的栅极作为硅衬底GaN半导体共源共栅器件的栅极；

将高压硅衬底GaN半导体器件的硅基板接地电；

将低压器件的阈值电压设计为3V～10V；

在硅衬底GaN半导体共源共栅器件上并联高压二极管，将高压二极管的负极和正极分别与硅衬底GaN半导体共源共栅器件的漏极和源极连接，高压二极管的正极与硅衬底GaN半导体共源共栅器件的源极之间还串联有低压二极管，低压二极管的正极与高压二极管的正极连接，负极与硅衬底GaN半导体共源共栅器件的源极连接；

在低压器件上并联稳压二极管，稳压二极管的负极和正极分别与低压器件的漏极和源极连接。

4.根据权利要求1、2或3所述的硅衬底GaN半导体共源共栅器件的设计方法，其特征在于：所述低压器件采用低压硅器件或者低压硅衬底GaN半导体器件。

5.根据权利要求4所述的硅衬底GaN半导体共源共栅器件的设计方法，其特征在于：当低压器件采用低压硅器件时，低压硅器件的阈值电压设计通过改变低压硅器件栅极下面通道的参杂浓度和/或增加栅极SiO₂层的厚度实现。