[发明专利]功率晶体管

说明书

技术领域

本发明的实施例涉及一种功率晶体管，特别地一种具有多个晶体管单元的功率晶体管。

背景技术

晶体管，诸如MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）或者IGBT（绝缘栅双极晶体管），在不同种类的应用诸如逆变器、电压调节器、电流调节器或者用于驱动电负载诸如灯、阀门、马达等的驱动电路中被广泛地用作电子开关。通常被采用作为电子开关的晶体管是具有被布置在晶体管单元场中并且被并联连接的多个相同的晶体管单元的功率晶体管。

现代功率晶体管被优化为在高负载电流下具有低接通电阻（R_ON）。然而，在这些晶体管中，当它们并不作为开关操作而是处于在低负载条件下的线性操作中时可能发生稳定性问题，这是当在高漏极到源极电压（V_DS）下低负载电流通过晶体管流动时。不可避免地，根据时间，能量在活动的晶体管中耗散。能量的耗散引起在其中实现晶体管的半导体本体被加热。现代功率晶体管的特性曲线是使得在高负载条件下，当在给定的高驱动电压（栅极-源极电压V_GS）下温度增加时，负载电流降低。利用这个负的热反馈，具有比其它晶体管单元更高的温度的晶体管单元的进一步的加热被减小。然而，在低负载条件下，存在正的热反馈从而在给定的低驱动电压下，温度增加导致增加的负载电流。增加的负载电流导致温度的进一步增加，等等。当存在具有比其它晶体管单元更高的温度的晶体管单元时，通过这些晶体管单元的电流增加，从而导致总负载电流到各个晶体管单元的非平衡分布。在最差的情景中，总负载电流仅仅通过某些晶体管单元流动，这些晶体管单元最终受到破坏。这种现象被称作电流丝化（current filamentation）。

因此，需要提供一种在高负载条件下以及在低负载条件下健壮的晶体管。

发明内容

第一实施例涉及一种晶体管器件，该晶体管器件包括被布置在具有边缘和中心的单元场中的多个器件单元，各个器件单元被并联连接。该器件单元包括第一类型的器件单元并且包括第二类型的器件单元，该第一类型的器件单元具有带有第一尺寸的本体区域和在本体区域中实现的、带有第二尺寸的源极区域，该第二类型的器件单元具有本体区域，该本体区域具有第一尺寸并且在其中省略了源极区域或者在其中源极区域小于第二尺寸。该单元场包括多个非交迭单元区域，每一个非交迭单元区域包括相同多个器件单元，其中存在被布置在单元场的边缘和中心之间的至少一个单元区域序列，在该至少一个单元区域序列中，第二类型的器件单元的频率沿着中心的方向从单元区域到单元区域单调地增加，其中该单元区域序列中的一个单元区域包括或者邻接该中心。

在阅读以下详细说明时并且在查看附图时，本领域技术人员将会认识到另外的特征和优点。

附图说明

现在将参考附图解释实例。附图用于示意基本原理，从而仅仅示意了对于理解基本原理而言有必要的方面。附图未按比例。在附图中相同的附图标记表示同样的特征。

图1示意功率晶体管的示例性特性曲线。

图2概略地示意在半导体本体中集成的功率晶体管的单元场，该单元场包括第一类型的晶体管单元和第二类型的晶体管单元。

图3概略地示意根据第一实施例的第一类型和第二类型晶体管单元的竖直截面视图。

图4概略地示意根据第一实施例的第一类型和第二类型晶体管单元的水平截面视图。

图5概略地示意根据第二实施例的第一类型和第二类型晶体管单元的水平截面视图。

图6概略地示意根据第二实施例的第一类型和第二类型晶体管单元的竖直截面视图。

图7概略地示意根据第三实施例的第一类型和第二类型晶体管单元的竖直截面视图。

图8示意图7的晶体管单元的水平截面视图。

图9示意根据第一实施例的第二类型的晶体管单元在单元场中的分布。

图10概略地示意根据进一步的实施例的功率晶体管的单元场。

具体实施方式