[发明专利]控制电路、晶体管的控制系统和方法以及器件

说明书

技术领域

本文讨论的实施例涉及一种晶体管的控制电路、晶体管的控制系统以及用于控制晶体管的方法。

背景技术

具有高电击穿场强的GaN和高迁移率HEMT的GaN-HEMT(高电子迁移率晶体管)有希望作为高功率开关元件。然而，为了通过IC(集成电路)产生的大约10V的驱动电压而被驱动，GaN-HEMT的栅极与沟道之间的绝缘层配置为较薄。因此，GaN-HEMT的栅极没有被充分绝缘。而且，因为大的栅极电容使得IC难以驱动GaN-HEMT，所以GaN-HEMT的沟道长度存在上限。结果是，GaN-HEMT的源极与漏极之间的击穿电压不超过大约100V。

因此，提出了设置有场板(以下称为“FP”)的GaN-HEMT以便增强击穿电压(这种GaN-HEMT以下称为“GaN-FP-HEMT”)。(例如，参考“高压GaN-HEMTs中电流崩塌现象的场板结构依赖性(Field-Plate Structure Dependence of Current Collapse Phenomena in High-Voltage GaN-HEMTs)”，Wataru Saito，IEEE电子器件，V0l.31，No.7，pp.659-661，2010年7月。)

发明内容

针对现有技术存在的问题，根据实施例的第一方案，提供了一种控制电路，用于控制包括栅极和场板的晶体管，该控制电路包括：检测电路，用于检测用来驱动所述晶体管的驱动时序；时序控制电路，用于响应于所述驱动时序控制用来驱动所述栅极的第一驱动时序以及控制用来驱动所述场板的第二驱动时序；以及驱动电路，用于响应于所述第一驱动时序来驱动所述栅极，并响应于所述第二驱动时序来驱动所述场板。

根据实施例的第二方案，提供了一种用于控制晶体管的方法，该晶体管包括场板和栅极，该方法包括：在不同的时序驱动所述场板和所述栅极。

根据实施例的另一方案，提供了一种晶体管的控制系统，包括：晶体管，包括栅极和场板；检测电路，用于检测用来驱动所述晶体管的驱动时序；时序控制电路，用于响应于所述驱动时序控制用来驱动所述栅极的第一驱动时序以及控制用来驱动所述场板的第二驱动时序；以及驱动电路，用于响应于所述第一驱动时序驱动所述栅极，并响应于所述第二驱动时序驱动所述场板。

根据实施例的又一方案，提供了一种器件，包括：基于复合半导体的晶体管；第一端子，耦合至所述基于复合半导体的晶体管的栅极；以及第二端子，耦合至所述基于复合半导体的晶体管的场板，其中所述第一端子和所述第二端子能够被从外部独立地驱动。

采用本发明提供的控制电路及方法，可以减小晶体管的功耗，加速晶体管的开关。

附图说明

图1为根据第1实施例的控制装置的结构图；

图2为根据第1实施例的晶体管的截面图；

图3为示出控制电路的运行示例的时间图；

图4为用于示出根据第1实施例的晶体管的运行示例的图；

图5示出了晶体管的等效电路，其中FP连接至GaN-HEMT的源极；

图6示出了晶体管的等效电路，其中FP连接至栅极；

图7示出了检测电路的结构图的示例；

图8示出了时序控制电路的结构图的示例；

图9为示出图8的时序控制电路的运行的时间图；

图10为时序控制电路的其它示例的结构图；

图11为示出图10的时序控制电路的运行的时间图；

图12为驱动电路的结构图的示例；

图13为根据第2实施例的具有控制系统的PFC电路的结构图；

图14为根据第3实施例的控制系统的晶体管的截面图；以及

图15示出了根据第3实施例的晶体管的等效电路。

具体实施方式

作为GaN-FP-HEMT，提出了包括连接至源极的FP的HEMT和包括连接至栅极的FP的HEMT。如果FP连接至源极，则源极电位施加给了FP，导通电阻趋于较高。结果是，包括连接至源极的FP的GaN-HEMT的功耗趋于较大。

另一方面，如果FP连接至栅极，则要一起驱动栅极电容和FP电容，包括连接至栅极的FP的GaN-HEMT的开关速度趋于较慢。

因此，实施例的一个方案的目的是加速包括栅极和场板的晶体管的开关。

(第1实施例)

(1)结构