[发明专利]二极管和电力电子系统

说明书

公开了一种二极管和一种电力电子系统。该二极管包括阳极区、阴极区和沟道阻止区。该二极管还包括连接在该沟道阻止区和该阴极区之间的感测电阻器。当该二极管被正向偏压时，感测电流流过该感测电阻器，该感测电流对应于流过该二极管的该正向电流。当该二极管被反向偏压时，该沟道阻止区有助于防止该二极管中的击穿条件。

技术领域

本公开涉及电力电子设备，并且更具体地讲，涉及一种二极管和电力电子系统。

背景技术

电力电子设备可能易受故障条件(例如，过电流、短路等)影响。如果故障条件未被准确地检测和迅速地(例如，1-10微秒)缓解，可能会导致损坏。因此，需要新的设备和技术来感测电力电子设备中的条件。

发明内容

在一个整体方面，本公开描述了二极管。该二极管包括衬底。阴极垫设置在该衬底的底部表面上。阳极垫设置在该衬底的顶部表面(即，与底部表面相对)的第一部分上，而沟道阻止垫设置在该顶部表面的第二部分上。该二极管还包括连接在沟道阻止垫和阴极垫之间的感测电阻器。该感测电阻器连接在阴极垫和沟道阻止垫之间。

感测电阻器可以用于确定通过二极管的正向电流。因此，在另一个整体方面，本公开描述了用于确定通过二极管的正向电流的方法。该方法包括在二极管的阴极垫和沟道阻止垫之间附接感测电阻器。该方法还包括在二极管的阳极垫和阴极垫之间施加正向电压，以正向偏压二极管。然后通过感测电阻器测量感测电流，并且基于该测量结果，确定通过二极管的正向电流。

通过二极管的正向电流的测量结果在系统(例如，电力电子系统)中用于感测(即，监测)电路条件。因此，在另一个整体方面，本公开描述了电力电子系统。电力电子系统包括耦接到开关器件的电感器。当开关器件处于导通状态时，电感器被充电，而当开关器件处于关断状态时，电感器被放电。电力电子系统包括耦接到电感器的二极管，该二极管在电感器被放电时传导正向电流。该二极管包括连接在二极管的阴极垫和沟道阻止垫之间的感测电阻器。该感测电阻器耦接到监测电路，该监测电路被配置为基于感测电阻器两端的感测电压来测量通过二极管放电的电流。

在以下具体实施方式及其附图内进一步解释了前述说明性发明内容，以及本公开的其他示例性目标和/或优点、以及实现方式。

附图说明

图1A是具有在二极管的主PN结之后配置的电流传感器的二极管的示例的框图。

图1B是针对图1A的电流传感器配置的感测电流和正向电流的电流与电压关系的曲线图。

图2A是具有在二极管的主PN结之前配置的电流传感器的二极管的示例的框图。

图2B是针对图2A的电流传感器配置的感测电流和正向电流的电流与电压关系的曲线图。

图3A是根据本公开的实施方案的功率半导体二极管的横截面侧视图，该功率半导体二极管具有耦接到沟道阻止垫的电流传感器。

图3B是如图3A所示的功率半导体二极管的等效电路的示意图，该二极管具有耦接到沟道阻止垫的电流传感器。

图4是图3A所示功率半导体二极管的顶视图。

图5是图4的一部分的放大视图，示出了沟道阻止垫和阳极垫。

图6是根据本公开的实施方案的用于确定通过二极管的正向电流的方法。

图7是包括用于感测电路条件的二极管的示例性电力电子系统的示意图。

附图中的部件未必相对于彼此按比例绘制。相同附图标记在若干附图中表示相应的部件。

具体实施方式