[发明专利]同步开关变换器及用于同步开关变换器的集成半导体开关器件

说明书

本发明提出了一种用于同步开关变换器的集成半导体开关器件及一种同步开关变换器。集成半导体开关器件包括第一半导体单元和与第一半导体单元并联连接的第二半导体单元，其中第一半导体单元包括具有体二极管的MOS元件，第二半导体单元包括二极管或金属氧化物场效应晶体管，第二半导体单元根据电流的分布而不均匀地分布于第一半导体单元中。与现有技术相比，本发明的集成半导体开关器件在整体上的损耗更小，效率更高。

技术领域

本发明一般地涉及电子电路，更具体地涉及集成半导体开关器件。

背景技术

随着电子设备的发展，半导体开关器件已经广泛的应用于各种开关变换器中。例如，同步降压式开关变换器包括耦接在输入端和系统地之间的上侧功率开关管和下侧同步开关管，同步降压式开关变换器通过其上侧功率开关管和下侧同步开关管的导通与关断将输入电压转换为具有一定占空比的脉冲信号，并通过输出滤波电路产生稳定的直流输出电压。然而，由于下侧同步开关管的体二极管导通时的正向导通压降较大，其导通损耗较大，并且体二极管较慢的反向恢复特性进一步的增大了动态损耗，导致同步降压式开关变换器的整体效率难以大幅提升。

发明内容

针对现有技术中的一个或多个问题，本发明的一个目的是提供一种集成半导体开关器件和一种同步开关变换器。

根据本发明一实施例的一种用于同步开关变换器的集成半导体开关器件，包括：第一半导体单元，包括具有体二极管的MOS元件，所述MOS元件具有源极、漏极和栅极；以及第二半导体单元，与第一半导体单元并联连接，所述第二半导体单元包括二极管，所述二极管具有阳极和阴极，其中阳极耦接至MOS元件的源极，阴极耦接至MOS元件的漏极，所述二极管的导通压降小于MOS元件体二极管的导通压降；其中第二半导体单元根据流过集成半导体开关器件的电流分布而不均匀地分布于第一半导体单元中不均匀地分布。

根据本发明一实施例的一种用于同步开关变换器的集成半导体开关器件，包括：第一半导体单元，包括具有体二极管的MOS元件，所述MOS元件具有源极、漏极和栅极；以及第二半导体单元，与第一半导体单元并联连接，所述第二半导体单元包括金属氧化物场效应晶体管，所述金属氧化物场效应晶体管具有源极、漏极和栅极，其中金属氧化物场效应晶体管的漏极耦接至MOS元件的漏极，金属氧化物场效应晶体管的源极和栅极耦接至MOS元件的源极，所述金属氧化物场效应晶体管的开启电压小于MOS元件的开启电压；其中第二半导体单元根据流过集成半导体开关器件的电流分布而不均匀地分布于第一半导体单元中。

根据本发明一实施例的一种同步开关变换器，包括输入端口和提供输出信号的输出端口，所述同步开关变换器包括：输入电容，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至输入端口，第二端耦接至系统地；功率开关，可控制为调节输出信号；电感，在功率开关导通时储存能量，以及在功率开关关断时释放能量；同步开关，可控制为在功率开关关断时提供电感电流的传导路径；以及输出电容，具有第一端和第二端，其中所述输出电容的第一端耦接至输出端口，所述输出电容的第二端耦接至系统地；其中同步开关包括上述集成半导体开关器件。

根据本发明一实施例的一种用于同步开关变换器的半导体开关器件，包括：第一半导体单元，包括第一掺杂类型的半导体衬底，第二掺杂类型的外延层，在外延层中形成的第一掺杂类型的体区和第二掺杂类型的漂移区，在体区中形成的第二掺杂类型的源极，在漂移区中形成的第二掺杂类型的漏极，位于源极和漏极之间的栅介质层，以及位于栅介质层上方的栅极，其中所述第一掺杂类型和第二掺杂类型相反；以及第二半导体单元，包括第一区域和第二区域，其中第一区域电连接至第一半导体单元的漏极，第二区域电连接至第一半导体单元的源极；其中第二半导体单元根据电流的分布不均匀地分布于第一半导体单元中。

根据本发明提出的实施例，从整体上减小了集成半导体开关器件的功率损耗，提高了效率。

附图说明