[发明专利]具有过压避雷器的功率器件

说明书

本公开涉及具有过压避雷器的功率器件。一种示例功率器件，包括半导体芯片和避雷器元件，避雷器元件可配置成响应于跨避雷器元件的电压大于阈值电压而在隔离层周围产生电流路径，隔离层被配置成将半导体芯片与被配置成消散由半导体芯片生成的热的热沉电隔离。在这一示例功率器件中，阈值电压小于隔离层的击穿电压。

技术领域

本公开涉及功率电子系统，并且具体地涉及保护功率电子系统免受电压过载的电子安全系统。

背景技术

在很多功率电子电路中，功率电路的部件(例如，在TO封装、功率模块、智能功率模块(IPM)、方形扁平封装(QFP)、方形扁平无引脚封装(QFN)、驱动器封装、表面贴装(SMT)封装、隔离的金属衬底(IMS)或其他功率电路部件中)在经受电压过载(即，超出特定电压水平)的情况下可能损伤或损坏。在一些示例中，功率电路的部件可能由于功率电路的电源系统中的过压而经受电压过载。可能导致功率电路中的部件经受电压过载的事件的一个示例是雷击造成的电压瞬态。

发明内容

在一个示例中，一种功率器件包括半导体芯片；以及避雷器元件，避雷器元件可配置成响应于跨避雷器元件的电压大于阈值电压而在隔离层周围产生电流路径，隔离层被配置成将半导体芯片与被配置成消散由半导体芯片生成的热的热沉电隔离，其中阈值电压小于隔离层的击穿电压。

在另一示例中，一种系统包括：功率器件，功率器件包括半导体芯片；被配置成消散由半导体芯片生成的热的热沉；以及被配置成将半导体芯片与热沉电隔离的隔离层。在这一示例中，功率器件还包括避雷器元件，避雷器元件可配置成响应于跨避雷器元件的电压大于阈值电压而在隔离层周围产生电流路径，其中阈值电压小于隔离层的击穿电压。

在另一示例中，一种方法包括由功率器件的避雷器元件响应于跨避雷器元件的电压大于阈值电压而在隔离层周围产生电流路径，隔离层被配置成将功率器件的半导体芯片与被配置成消散由半导体芯片生成的热的热沉电隔离，其中阈值电压小于隔离层的击穿电压。

在附图和以下描述中阐述了这些示例以及其他示例的细节。从描述和附图以及从权利要求中，其他特征、目的和优势将显而易见。

附图说明

图1是图示根据本公开的一种或多种技术的包括具有避雷器元件的功率器件的功率系统的概念图。

图2是图示根据本公开的一种或多种技术的包括具有避雷器元件的功率器件的功率系统的概念图。

图3A-3C是图示根据本公开的一种或多种技术的具有避雷器元件的功率器件的示例配置的概念图。

图4是图示根据本公开的一种或多种技术的用于围绕功率器件的隔离层转移电流的示例技术的流程图。

具体实施方式

一般地，本公开针对用于保护功率器件的部件免受电压过载的技术。例如，一个或多个部件可以被定位在待保护的功率器件的外部或者在包括功率器件的功率电路的输入处。作为一个示例，在待保护的器件是晶体管的情况下，可以跨晶体管的集电极腿和发射极腿放置变阻器或抑制二极管。以该方式，变阻器或抑制二极管可以防止集电极-发射极电压超过阈值(即，变阻器或抑制二极管的击穿电压)。然而，在一些示例中，可以需要不将保护部件定位在待保护的功率器件的外部。作为一个示例，外部定位的部件可能占用板的空间并且增加物料清单(BOM)的长度。作为另一示例，外部定位的部件可能增加引线导致保护路径中的增加的寄生效应(L、C)。作为另一示例，外部定位的部件可能未能防止隔离层经受过压(预)损伤或彻底的击穿。作为另一示例，外部定位的部件可能为包括功率器件的系统的设计者提供有限范围的可用电压和/或可能不得不使用多个避雷器的串联连接。