[发明专利]功率器件、包括其的系统以及用于制造和控制其的方法

说明书

本公开涉及功率器件、包括其的系统以及用于制造和控制其的方法。本公开的各种实施例提供了功率器件，功率器件包括被适配用于在被电流流过时生成磁场的至少一个第一导电元件，并且特征在于功率器件还包括与第一导电元件电绝缘的霍尔传感器。传感器和第一导电元件被互相布置以使得检测指示流过第一导电元件的电流的所述磁场。

技术领域

本公开涉及功率器件、包括功率器件的系统、用于制造功率器件的方法以及用于控制功率器件的方法。

背景技术

众所周知，功率器件是被适配用于在高电压和电流下(例如，电压在抑制期间达到1700V，电流在导电期间达到几十安培/几百安培)工作的电子器件。

具体地，已知半导体功率器件例如基于硅、氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)或砷化镓(GaAs)。例如，由于具有高的热容量，GaN可以在高达约400℃的温度操作，具有维持高功率(甚至数百瓦)的可能性，并且可以在高频率(数百兆赫兹)工作。因此，GaN功率器件可以用于多个应用领域。例如，它们通常用作切换模式电源(SMPS)、音频放大器、电机控制、能量转换器件、针对混合动力和电动载具的汽车领域中使用的器件。GaN功率器件的一些示例是功率二极管、具有指状电极结构的功率晶体管、晶闸管、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)和超结型MOSFET(SJ-MOS)。

具体地，有时期望测量半导体功率器件中的电流，特别是已经在其中集成了相应驱动器电路的半导体功率器件中的电流。实际上，异常的电流吸收可能导致功率器件发热，从而可能导致功率器件损坏。

已知针对上述问题的不同解决方案，在解决方案中使用耦合到功率器件(或集成了功率器件的系统)的外部测量器件(例如，电流表)。但是，由于外部测量器件的负担和体积，这导致功率器件的实用性差和使用便利性低。

另一解决方案包括在包括功率器件的系统内集成专用于电流测量的一个或多个电路。这些电路例如基于电流镜，电流镜允许汲取由功率器件生成的部分电流以对其进行测量，从而获得有关器件本身的操作的信息。该解决方案不是电绝缘的，并且因此意味着所生成的电流中被适配用于测量的部分不能在操作期间由器件可操作地利用，即，从功率器件的输出中减去电流的所述部分。为了具有最佳的测量灵敏度，每个电流镜应包括感测电阻R_sense，R_sense的值大致等于镜本身的导通状态电阻R_on的值的至少10％。因此，专用于测量的电流部分相对于由GaN功率器件生成的电流不可忽略。因此，该解决方案降低了GaN功率器件的性能，从而降低了其效率。而且，它通常涉及复杂的电路系统，并且这增加了最终产品的尺寸和成本，并导致系统对诸如短路或过电流的情况的响应时间增加。

发明内容

本公开的各种实施例提供了将克服现有技术的问题的功率器件、包括功率器件的系统、用于制造功率器件的方法以及用于控制功率器件的方法。

附图说明

为了更好地理解本公开，现在仅通过非限制性示例的方式来描述各种实施例，其中：

图1是根据本公开的一个实施例的功率器件的截面图；

图1A示出了根据本公开的一个实施例的图1的功率器件的放大细节；

图2是根据本公开的一个实施例的功率器件的图1A的细节的示意性透视图；

图3是根据本公开的一个实施例的图1的功率器件沿图1的截面线I-I截取的细节的截面图；

图3A示意性地示出了根据本公开的一个实施例的包括图1的功率器件的系统；

图4A-图4D是根据本公开的相应实施例的功率器件的细节的示意性截面图；

图5A是图1的功率器件的不同实施例的截面图；

图5B示出了根据本公开的一个实施例的图5A的功率器件的放大细节；