[实用新型]适用于锂电池充放电保护用的新型开关芯片

说明书

本实用新型涉及一种适用于锂电池充放电保护用的新型开关芯片，属于半导体技术领域。在N‑外延内设置有沟槽，沟槽内壁设置有氧化层，氧化层内填充有多晶硅，多晶硅上方设置有厚氧化层，厚氧化层上方设置有正面金属层，相邻两个沟槽之间的N‑外延表面下方设置有N+源区，N+源区与正面金属层相连，N+衬底底部设置有背面金属层。厚氧化层设置在N‑外延表面上方，相连两个沟槽之间的厚氧化层上设置有接触孔，正面金属层与N+源区通过接触孔相连接；或厚氧化层设置在沟槽内且在多晶硅的上方，厚氧化层的上表面与N‑外延表面持平，正面金属层与N+源区接触连接。本实用新型能够有效降低保护线路成本，降低开关的内阻，提高充放电效率，具有较强的实用性。

技术领域

本实用新型涉及一种适用于锂电池充放电保护用的新型开关芯片，属于半导体技术领域。

背景技术

由于锂离子电池性能的优越性，使得锂离子电池成为了电子设备的首选，但是锂电池本身的材料决定了它不能被过充、过放、过流、短路及超高温充放电，因此需要设置保护电路与锂电池配合使用，通过保护电路实现锂电池时刻准确的监视电芯的电压和充放回路的电流，及时控制电流回路的通断，并在高温环境下防止电池发生恶劣的损坏。

目前锂电池基本的保护电路电路图如图8所示，图中驱动芯片IC(MOS驱动芯片)用于控制MOS管M1-M2的导通和关断，通过驱动芯片IC使电芯B1与外电路导通，同时对电芯B1的电压以及电流进行监测，当回路中电压以及电流超过规定值时，MOS管M1-M2关断，保护电芯的安全。其中MOS管M1内包括MOS结构Q1以及MOS结构Q1中的基区与漏极之间的寄生二极管D1，MOS管M2内包括MOS结构Q2以及MOS结构Q2中的基区与漏极之间的寄生二极管D2。保护电路的工作原理为：在充电状态时，外部充电电路通过端口P1-P2接入，此时驱动芯片IC控制两个MOS管导通，形成电流回路对电芯进行充电，当电池电压升到过充电压以上时，驱动芯片IC控制MOS结构Q2关断，此时寄生二极管D2反向截止，充电电流回路被阻断，实现电池过充保护。当放电状态时，电芯B1通过端口P1-P2连接外部负载，此时驱动芯片IC控制两个MOS管导通，形成供电对负载放电，当电芯B1的电压降低到过放电压以下时，驱动芯片IC控制MOS结构Q1关断，此时寄生二极管D1反向截止，放电回路被阻断，实现电池过放保护。

由上述可知，传统的保护电路在工作时，在现有保护板电路中，两个MOS管通过外部连线、焊接工艺将两个MOS管漏极相连实现保护电路的开关控制功能。以充电状态为例，电流由端口P1流入电芯B1，从MOS管M1中的源极流入，经过MOS管M1中的MOS结构Q1、漂移区、衬底自MOS管M1的漏极流出，然后进入MOS管M2的漏极，然后经过MOS管M2的衬底、漂移区以及MOS结构Q2由MOS管M2的源极流出，从而形成充电电流的回路，放电过程基本相同，因此电流要经过两个MOS管的内部以及外部连线才能实现回路的导通，因此，电流途径过长，导致导通电阻过大，会大大影响设备的可靠性。

而保护电路的一项重要实用指标为导通电阻，由于通讯设备的工作频率较高，数据传输要求误码率低，其脉冲串的上升及下降沿陡，故对电芯B1的电流输出能力和电压稳定度要求也高，因此，要降低导通电阻，则需要保护电路中MOS管的开关导通时电阻要小，为解决该问题，提出一种新的开关芯片，通过该开关芯片代替现有保护电路中的两个MOS芯片，有效降低开关的内阻。

实用新型内容

根据以上现有技术中的不足，本实用新型要解决的问题是：提供一种结构简单，设计合理，可靠性高，能够有效降低保护线路成本，降低开关的内阻，提高充放电效率的适用于锂电池充放电保护用的新型开关芯片。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

所述的适用于锂电池充放电保护用的新型开关芯片，包括N+衬底和N-外延，N-外延内设置有沟槽，沟槽内壁设置有氧化层，氧化层内填充有多晶硅，多晶硅上方设置有厚氧化层，厚氧化层上方设置有正面金属层，相邻两个沟槽之间的N-外延表面下方设置有N+源区，N+源区与正面金属层相连，N+衬底底部设置有背面金属层；