[发明专利]D触发器电路

说明书

本发明涉及一种D触发器电路，包括：第一触发电路、第二触发电路和反相器。第一触发电路包括第一与非门电路和第二与非门电路；第二触发电路包括第三与非门电路和第四与非门电路。所述第一与非门电路、第二与非门电路、第三与非门电路和第四与非门电路均包括串联连接的双栅氮化镓增强型MOS管和单栅耗尽型MOS管。本发明可以解决现有技术中D触发器电路体积大、系统性能低等问题。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种D触发器电路。

背景技术

氮化镓(gallium nitride，GaN)已被视为用于具有高效和高功率密度的功率电子器件的下一代半导体材料。相对于硅Si材料，AlGaN/GaN的异质结界面存在高浓度的二维电子气(2DEG)使得GaN HEMT有很高的电流密度和迁移率从而提升了GaN功率器件的高频开关特性。所以氮化镓器件可以用作高频应用，从而减小补偿无源器件的尺寸。

此外，GaN半导体的宽禁带和高临界场强使得GaN器件具有更好的耐压和耐温特性。

增强型晶体管因为控制方法安全被主要应用于电力电子应用。目前传统的氮化镓增强型晶体管主要使用的方法是氟离子注入(implanted gate structure)，P型GaN栅极(pGaN gate structure)和凹槽栅(recessed gate structure)等方式。

首先氟离子注入工艺制作的晶体管被报道阈值不超过1.5V，通常情况下使用该类晶体管需要额外设计保护电路用于限制驱动电压，这会引入额外的成本和损耗。P型GaN栅极器件通过制作p-GaN层在栅极区域用于耗尽栅极下的二维电子气从而实现常开功能，该类器件的栅极耐压和电压摆幅也会因为p-GaN层的沉积受到影响，商用器件的安全驱动电压范围被定在7V以内。凹槽栅器件通过刻蚀AlGaN层从而调节阈值和栅极下二维电子气浓度，但是挖槽工艺会导致器件漏电增加，输出电流密度低等缺点。MIS-HEMT结构通过在栅极和AlGaN层插入介电层从而提升栅极耐压和降低漏电，这一技术可以很好的与凹槽栅技术结合用于制备高性能氮化镓器件。

目前氮化镓器件主要应用还是功率级器件与分立控制单元，大部分的分立控制单元还是基于硅技术制备。这会导致以下几个问题，从而影响系统性能：

首先，分立器件会引入大量的寄生参数，影响系统高频性能。并且分立器件也需要额外的隔离元件和连接走线，这也要求更高的成本和电路面积。

其次，硅基控制芯片的通常工作温度范围为150℃以下，而基于MIS-HEMT结构的功率器件可以在200℃以上环境温度下工作。使用这样的组合也会降低整个系统的耐温等级。

再者，逻辑单元在硅基芯片设计中一般采用3.3V的安全驱动电压，但是在集成驱动应用中有3.3V，5V和12V等不同的工作电位，这会造成设计驱动中需要大量的电平转换电路或多路输入，从而增加系统复杂度并降低了系统稳定性。

因此，有必要对现有技术予以改良以克服现有技术中的所述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种D触发器电路，以解决现有技术中D触发器电路体积大、系统性能低等问题。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

本发明提供一种D触发器电路，包括：第一触发电路、第二触发电路和反相器；

所述第一触发电路包括第一与非门电路和第二与非门电路；所述第二触发电路包括第三与非门电路和第四与非门电路；

所述第一与非门电路的输入接触发信号和时钟信号，所述第一与非门电路的输出作为第二与非门电路的一路输入，所述第二与非门电路的输出为D触发器的第一输出；

所述第三与非门电路的一路输入接时钟信号，另一路输入经所述反相器接触发信号，所述第三与非门电路的输出为所述第四与非门电路的一路输入；