[发明专利]一种具有U-MOSFET和晶闸管的可编程过电压保护器件

说明书

本发明涉及一种具有U‑MOSFET和晶闸管的可编程过电压保护器件，属于功率半导体技术领域。该可编程过电压保护器件利用两个U‑MOSFET分别为两个NPNP晶闸管提供独立控制，U‑MOSFET的栅端与负电源电压连接；或者，利用两个U‑MOSFET分别为两个PNPN晶闸管提供独立控制，U‑MOSFET的栅端与正电源电压连接，当电话线上负电压低于电源电压一个阈值电压或正电压高于电源电压一个阈值电压时，器件开启并将传输线上浪涌产生的过电压传导到地，从而实现对用户线接口电路的单向可编程保护。U‑MOSFET的沟槽栅结构减小了器件导通电阻，且为单极型器件，使得本发明功耗更低，温度稳定性更高，且高的开关速度使其对浪涌响应更快，另外U‑MOSFET与晶闸管工艺兼容，易于集成。

技术领域

本发明属于功率半导体技术领域，具体涉及一种具有U-MOSFET和晶闸管的可编程过电压保护器件。

背景技术

现代电子通讯技术迅速发展，传递速度和传递效率不断增加，同时电子设备和整机系统对外界电压的要求越来越高。电压瞬变和浪涌电流都会使通讯设备和整机系统出现误动作甚至损坏，所以需要浪涌保护器件对其进行保护。在欧美各国相继颁布通讯设备抗雷击浪涌标准后，我国于1998年颁布了《中华人民共和国通信行业标准电信终端设备防雷击技术要求及实验办法YD/T9931998》。

典型的电压限幅型保护器件有压敏电阻和瞬态电压抑制器。压敏电阻(VoltageDependent Resistor)是一种对电压敏感的非线性元件，当电路中出现过电压时，压敏电阻首先承受外来的过电压，并将电压钳位在一个比较安全的水平上。瞬态电压抑制器(Transient Voltage Suppressor)当承受浪涌电压时会处于雪崩击穿状态，阻抗迅速降低，泄放浪涌电流到地，将电压钳位在预设水平。典型的电压开关型保护器件有气体放电管和晶闸管。气体放电管(Gas Discharge Tube)管内有二个或多个电极，充有一定量的惰性气体。当高电压施加到两极时，管中的气体会发生电离，电阻很小，气体放电管进入导通状态，实现浪涌能量的泄放。晶闸管(Thyristor)又称可控硅(Silicon ControlledRectifier)，在栅极触发电流的作用下可以从正向阻断状态转换为正向导通状态，泄放浪涌电流，并且在正向导通状态有比较低的导通压降。由于使用寿命长、稳定性好、价格低、浪涌泄放能力强、响应时间更短，近年来晶闸管逐渐取代了电压限幅型保护器件和气体放电管。

在通信系统中，特别是电话系统中，通常通过双线双向通信信道在用户站和中央交换局之间传输信号。在长距离传输中，需要提高用户线接口电路(SLIC)的工作电源，因此需要对用户线接口电路进行电压可编程跟随保护。现有的半导体可编程单向抗浪涌保护结构基于四层晶闸管结构的原理，可实现单向跟随保护，其利用两个独立NPN控制三极管分别与两个NPNP晶闸管连接提供负向浪涌保护，两个独立PNP控制三极管分别与两个PNPN晶闸管连接提供正向浪涌保护。但该结构也存在一定问题，三极管由于是双极型器件，开关速度较慢，频率低，导通电阻较大使得功耗较高，且电流放大系数β受温度影响较大，对于保护器件整体而言将表现出响应速度慢、温度特性差、功耗大等不良特性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术存在的问题，提供一种具有U-MOSFET和晶闸管的可编程过电压保护器件。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种具有U-MOSFET和晶闸管的可编程过电压保护器件，包括第一U-MOSFET、第一NPNP晶闸管、第二U-MOSFET和第二NPNP晶闸管，其中第一U-MOSFET的源极连接第一NPNP晶闸管的P型栅极，第一U-MOSFET的漏极连接第一NPNP晶闸管的阳极；第二U-MOSFET的源极连接第二NPNP晶闸管的P型栅极，第二U-MOSFET的漏极连接第二NPNP晶闸管的阳极；