[发明专利]MOS构件、电路和用于机动车的电池单元

说明书

本发明涉及一种MOS构件(2)，该MOS构件具有源极区(4)、漏极区(6)、体区(8)、沟道区(10)和栅极元件(12)，其中，栅极元件(12)与所述沟道区(10)通过第一单层(14)、第二单层(16)和第三单层(18)形式的至少三个单层的整体彼此电绝缘。第二单层(16)在此构型成可以永久地存储电荷。与布置在所述第二单层(16)与所述栅极区(12)之间的第一单层(14)相比，布置在所述沟道区(10)与所述第二单层(16)之间的第三单层(18)具有更大的等效氧化物厚度。

技术领域

本发明涉及一种MOS构件、一种电路和一种具有这种MOS构件的用于机动车的电池单元。

背景技术

对于未来的电动汽车概念而言，可靠的和允许高负荷的电池技术的可用性非常重要。虽然电动机和其他车辆技术在其开发过程中已经非常先进并且具有令人满意的质量，但蓄电池技术是电动汽车的关键要素之一。在此关键的主要是储能密度和能量存储器的处理，该储能密度直接反映车辆的作用距离。在能够接受的总重量情况下，与具有内燃机的车辆相比，电驱动车辆由于蓄电池容量有限而达到明显更小的作用距离。此外，电驱动车辆的生产成本目前仍显著高于具有内燃机的传统机动车。

除了提高储能密度并且同时降低成本以外，电池的功能安全性对于在汽车中广泛使用而言至关重要。如果电池内部发生(可能由于机械损伤或由于枝晶生长引起的)短路，则期望电池的受控放电，从而不受控制的能量释放不会导致爆炸、烟雾或火焰产生。

因此期望的是，提供如下可能性：在发生故障时实现受影响的蓄电池单元的受控放电。到目前为止，存在热/机械反熔丝解决方案，在该解决方案中，例如通过烟火技术或熔断来产生长期稳定的短路。相反，具有所需的非挥发性的电子装置迄今尚无法获得。

发明内容

根据本发明，提供一种具有栅极元件和沟道区的MOS构件，其中，在栅极元件与沟道区之间布置有电绝缘层，该电绝缘层由至少三个单层构成，其中，与栅极元件邻接的第一单层由电绝缘材料构成，既不与栅极元件邻接也不与沟道区邻接的第二单层是存储层，该存储层用于永久地存储电荷，并且与该沟道区邻接的第三单层由电绝缘材料构成。该MOS构件的特征在于，与布置在第二单层与栅极区之间的单层的整体相比，布置在沟道区与第二单层之间的单层的整体具有更高的等效氧化物厚度。

MOS构件在此理解为金属-氧化物-半导体构件(英语“Metal OxideSemiconductor”)——例如MOSFET(“金属氧化物半导体场效应晶体管”)或MOS二极管。也能够想到其他的可能多功能的构件，然而这些多功能构件具有至少一个根据本发明的带有所公开功能的区段。

栅极元件尤其理解为如下构件或一个或多个如下构件的区段：在将电压施加到栅极元件上时或者在改变施加到栅极元件上的电压时，所述构件引起MOS构件的源极到漏极的导电性的改变。

沟道区尤其应理解为由掺杂半导体材料构成的区段，可以通过将电压施加到栅极元件上来改变该区段的导电性。在此，提供具有强反转的空间电荷区，由此，n导电区变为p导电的，并且反之亦然。

等效氧化物厚度EOT理解为如下参量：该参量说明电介质的以氧化硅层厚度为单位的绝缘效果。具体地，在此通过相关材料的电场常数ε_r,mat与氧化硅的电场常数ε_r,SiO2之比作为因子来修改实际层厚度d_mat：

根据本发明的MOS构件(例如MOSFET或电力MOSFET或功率MOSFET)可以用作电池单元的熔断元件或短路元件，该MOS构件具有低沟道电阻并且具有匹配于待保护的电池单元的(必要时较低的)截止电压。该构件具有电荷存储层，该电荷存储层可以俘获(即捕获和存储)电荷，进而该电荷存储层可以改变晶体管的起动电压(Einsatzspannnung)——即MOSFET接通时的电压。