[发明专利]内建启动晶体管的功率晶体管芯片及其应用电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种电压调节器(Voltage Regulator)电路，且尤其涉及一种内 建结型场效应晶体管(Junction Field Effect Transistor，简称JFET)与金属氧 化物半导体场效应晶体管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor， 简称MOSFET)，以作为启动晶体管的功率晶体管芯片及应用此芯片的交/ 直流电压转换电路。

背景技术

随着半导体科技的快速演进，使得例如计算机及其外围数字产品等也 日益地更新。在计算机及其外围数字产品的应用集成电路(Integrated Circuit，简称IC)中，由于半导体工艺的快速变化，造成集成电路电源的更 多样化需求，以致应用如升压器(Boost Converter)、降压器(Buck Converter) 等各种不同组合的电压调节器电路，来达成各种集成电路的不同电源需求， 也成为能否提供多样化数字产品的极重要因素之一。在各种电压调节器电 路中，交/直流电压转换电路(AC/DC Voltage Converter)由于能将一般市售的 交流电源转换为所需稳定的直流电源输出，因而广泛地作为电压调节器电 路的前级电路使用。

参照图1所示，其为现有的一种交/直流电压转换电路图，图中显示， 交/直流电压转换电路10包括：桥式整流电路11、功率晶体管芯片12、脉 宽调制(Pulse Width Modulation，简称PWM)电路13、启动(Start Up)电路14、 变压器电路15、滤波与反馈电路16与工作电源电路17。其中，脉宽调制 电路13用于依据输出的直流电源Vo的反馈电压大小，来产生调制的脉宽 调制信号，由此控制并输出稳定的直流电源Vo。但是，脉宽调制电路13 通常需依赖低压直流电源来驱动，而交/直流电压转换电路10启始时，并无 可供脉宽调制电路13工作所需的直流电源，因而应用图中的启动电路14 与工作电源电路17，来接续提供其运作所需的电源。

交/直流电压转换电路10启始时，桥式整流电路11的输出端会输出具 有纹波的直流电源，因此，即可通过组成启动电路14的电阻引入脉宽调制 电路13中，以作为其启始运作的电源。之后，脉宽调制电路13即得以开 始正常工作，以依据输出的直流电源Vo的反馈电压大小，来产生调制的脉 宽调制信号，由此控制功率晶体管芯片12的功率晶体管的启闭时间长短， 进而输出稳定的直流电源Vo。在交/直流电压转换电路10启动并输出稳定 的直流电源Vo后，连接变压器电路15的工作电源电路17，即可接手提供 较为稳定的工作电源，使脉宽调制电路13可以更为稳定地工作。

前述作法虽可使交/直流电压转换电路10正常地工作，然而，当电路稳 定工作后，启动电路14应可功成身退但却仍处于其原始状态，于工作效能 而言，不免有所缺失。因此，如图2与图3所示，以耗尽型金属氧化物半 导体场效应晶体管(Depletion Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，简称Depletion MOSFET)221与331来取代，并通过脉宽调制电 路23或33输出的启动信号st，来分别断开耗尽型金属氧化物半导体场效 应晶体管221与331的运作，以节省功率的消耗。

图2与图3不同的是，耗尽型金属氧化物半导体场效应晶体管221与 331，分别整合于功率晶体管芯片22与脉宽调制电路33的芯片中。但是， 无论采用何方式，应用耗尽型金属氧化物半导体场效应晶体管221或331， 来作为启动电路的交/直流电压转换电路，其芯片的制造过程，都会因为耗 尽型金属氧化物半导体场效应晶体管221或331所增加的沟道(N沟道或P 沟道)工艺，使得其芯片的工艺更为复杂。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种功率晶体管芯片及应用此芯片的 交/直流电压转换电路，其使用结型场效应晶体管结合金属氧化物半导体场 效应晶体管来作为启动电路，并将结型场效应晶体管与金属氧化物半导体 场效应晶体管，内建于功率晶体管芯片中。因此，不仅具有节省功率消耗 的功效，更不会增加额外的掩膜与工艺，进而可简化工艺、节省成本。