[发明专利]基于场效应管充电的半导体启动器件及制造工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种集成电路启动器件，尤其涉及一种基于场效应管充电的半导体启动器件及制造工艺。

背景技术

开关电源启动电路是集成电路中一种常用的启动器件，目前大部分开关电源启动电路的结构(或基本原理)如图1所示，包括电阻R1、电容C1、稳压二极管ZD1、辅助绕组N1、二极管D1和控制IC，其工作原理是：在电源启动瞬间，输入电压Vin通过电阻R1给电容C1充电，电阻R1上流过的电流大于控制IC的启动电流，电容C1的电压上升至控制IC的正常工作电压后，控制IC开始工作，当启动电路的输出电压Vout稳定后，辅助绕组N1产生的电压经二极管D1整流和电容C1滤波后给控制IC供电，控制IC的VCC和输出电压Vout稳定在一定的电压范围，开关电源正常工作。比如，专利号为“201110099831.5”、授权公开号为“CN102158067B”的发明专利，其基本的结构就与上述结构类似。

上述传统的开关电源启动电路的缺陷在于：在输入电压Vin范围较宽时，为了保证能够在最低输入电压时为控制IC提供足够大的启动电流，使开关电源能正常启动，那么电阻R1的阻值不能太大。由于电阻R1一直与输入端相连，所以电阻R1产生的功耗P＝(Vin-VCC)2/R1，显然，如果当开关电源工作在高压输入的情况下，电阻R1上的功耗将会非常大，将会影响电源转换效率、散热和可靠性，降低电源效率，而且，电阻R1必须选用大功率电阻，从而使开关电源的体积大、成本高。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种损耗低、效率高的基于场效应管充电的半导体启动器件及制造工艺。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种基于场效应管充电的半导体启动器件，其电源输入端的输入电压为电容充电，所述电容的两端为电源输出端，N型高浓度衬底上设有N型轻掺杂外延层，N型轻掺杂外延层的其中一半区域内设有并排的两个P型埋层，两个P型埋层上均设有第一P阱和第二P阱，两个第二P阱上均设有第一N型重掺杂和第一P型重掺杂，两个第一P阱相邻，两个第一P阱的表面为场效应管的沟道，两个第一P阱经过对应的P型埋层、第二P阱和第一P型重掺杂引出并相互连接构成场效应管的B端(衬底端)，两个第一N型重掺杂相互连接构成场效应管的S端(即源极)，N型高浓度衬底和N型轻掺杂外延层构成场效应管的D端(即漏极)，两个第一P阱上设有厚氧化层，厚氧化层上设有多晶硅，多晶硅构成场效应管的G端(即栅极)；N型轻掺杂外延层的另一半区域内设有第二N型重掺杂，第二N型重掺杂的两侧分别设有第三P阱，两个第三P阱内分别设有第二P型重掺杂；第二N型重掺杂与场效应管的G端连接，场效应管的B端串联电阻后与电子开关的第一端连接，场效应管的S端分别与电容的第一端和反馈控制模块的正极输入端连接，反馈控制模块的输出端与电子开关的控制输入端连接，两个第二P型重掺杂、电容的第二端、反馈控制模块的负极输入端、电子开关的第二端均接地，N型高浓度衬底引出接线端作为所述半导体启动器件的电源输入端的正极，电容的第一端引出接线端作为所述半导体启动器件的电源输出端的正极。

上述结构中，N型高浓度衬底、N型轻掺杂外延层、两个P型埋层、两个第一P阱、两个第二P阱、两个第一N型重掺杂和两个第一P型重掺杂共同构成了高阈值电压功率的场效应管，N型高浓度衬底、N型轻掺杂外延层、第三P阱、第二P型重掺杂和第二N型重掺杂共同构成了低压电源模块，输入电压通过场效应管为电容充电，场效应管通过低压电源模块控制通、断，低压电源模块也可以有其它结构变形，在此不作具体描述；反馈控制模块将输出电压采集后进行判断，在高出设定电压后输出电压控制电子开关接通，从而使场效应管的B端产生衬底偏压，使低压电源提供的栅压低于场效应管的开启电压，断开场效应管，停止充电。

优选地，所述反馈控制模块为比较器，所述比较器的正极信号输入端与所述场效应管的S端连接，所述比较器的负极信号输入端与基准电压源的正极连接，所述基准电压源的负极接地，所述比较器的输出端与所述电子开关的控制输入端连接。反馈控制模块也可以直接采用控制芯片。

具体地，所述电子开关为三极管，所述三极管的基极为所述电子开关的控制输入端，所述三极管的集电极为所述电子开关的第一端，所述三极管的发射极为所述电子开关的第二端。

或者，所述电子开关为MOS管，所述MOS管的栅极为所述电子开关的控制输入端，所述MOS管的漏极为所述电子开关的第一端，所述MOS管的源极为所述电子开关的第二端。电子开关也可以为其它具有三个连接端的电子元件。