CN106328713A - 一种开关管 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种开关管，通过将开关管中的漏极设置为凹形结构，将所述开关管中的源极设置于所述凹形结构的内部，并使得所述凹形结构的内表面长度大于等于一预设长度，可以使所述开关管中的源级和漏极之间的相对长度大于现有技术中的开关管中的源级和漏极之间的相对长度。因此，本申请实施例中的开关管能够实现较现有技术中的开关管具有更大开态电流，电气性能更佳的技术效果。

Description

一种开关管

技术领域

本发明涉及电子技术领域，特别是涉及一种开关管。

背景技术

TFT(Thin Film Transistor，薄膜晶体管)式显示屏是各类笔记本电脑和台式机上的主流显示设备，该类显示屏上的每个液晶像素点都是由集成在像素点后面的TFT开关管(也就是薄膜晶体管)来驱动的，因此TFT式显示屏也是一类有源矩阵液晶显示设备。

由于TFT式显示屏为每个像素配置一个TFT开关管器件，该类显示器中的每个像素都可以通过点脉冲直接控制，因而每个像素节点都相对独立，并可以进行连续控制。这样不仅提高了显示屏的反应速度，同时也可以精确控制显示灰度，因此，TFT式显示器具有高响应度、高亮度、高对比度等优点，其显示效果接近CRT式显示器，是最好的LCD彩色显示器之一。

TFT开关管作为平板显示像素控制的基本元件，其性能的优劣直接影响了显示器的显示质量及功耗。

图1和图2分别为现有的TFT开关管的横截面结构图和俯视结构图。

TFT的开态饱和电流公式如下：

$I_{\mathrm{pixel}}=\frac{W}{2L}{\mathrm{\μC}}_{\mathrm{OX}}{(V_{\mathrm{GS}}-V_{\mathrm{TH}})}^2$

由图1和图2可知，L为源级和漏极之间的相对距离，W为源级和漏极之间相对面的面积，但是由于在实际的TFT开关管结构中，源级和漏极的厚度趋小，因此，在实际操作时，W可近似于源级和漏极之间的相对长度。

需要指出的是，所述W的取值为源级正对于漏极的长度，该长度在源级 和漏极的中点正对的情况下通常取决于长度较短的那一极。也就是说，当一直线结构的源级采用平行方式正对于一直线结构漏极时(也就是源级的中点和漏极的中点之间的连线垂直于直线结构的源级或漏极)，如果源级的长度短于漏极的长度，那么所述W的取值应为源级的长度。

由TFT的开态饱和电流公式可知，为了获得较大的开态电流I_pixel，采用增大TFT开关管沟道的宽长比(也就是W与L的比值)是TFT开关管结构设计中的一种有效方法。

而现有技术中提高W与L的比值有两种方式，一种方式为增大W的取值，另一种为减小L的取值。但是，由于必须保证漏极和源极之间的同层金属不发生短路，因此L的取值不能无限减小，通常会控制在5～6微米，而现有技术中的TFT开关管结构却因为体积要求，限制了W的取值进一步增加，因此，现有技术中存在着TFT开关管的结构限制了TFT开关管的开态电流进一步增大的技术问题。

发明内容

本申请提供一种开关管，用以解决现有技术中存在着的TFT开关管的结构限制了TFT开关管的开态电流进一步增大的技术问题。

本申请一方面提供了一种开关管，包括：

源极；

漏极，所述漏极为凹形结构，所述源极设置于所述凹形结构的内部，且所述凹形结构的内表面长度大于等于一预设长度，所述源极与所述漏极之间的最小距离属于一预设阈值范围；

栅极，设置于所述源极与所述漏极之间，用以连接所述源极和所述漏极，并在输入大于等于预设阈值的电压或电流时，使所述源极和所述漏极之间导通。

可选地，所述漏极具体为：

非封闭环形结构；

所述源极具体为设置于所述环形结构的环内位置。

可选地，所述源极具体为：

圆柱体结构，所述圆柱体的底面与所述环形结构所确定的环面平行。

可选地，所述圆柱体结构的中心点与所述半环形结构的中心点重合，且所述圆柱体结构的上下底面之间的距离值为所述半环形结构的厚度值。

可选地，所述源极还包括第一连接端，所述第一连接端经所述半环形结构的环孔设置于所述半环形结构之外。

可选地，所述漏极还包括第二连接端，所述第二连接端设置于所述半环形结构的外侧，位于所述环孔的相对位置。

可选地，所述栅极为圆形结构，所述圆形结构的圆心与所述半环形结构的中心点重合，且所述圆形结构的半径大于等于所述半环形结构的外表面所确定的圆形的半径。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本申请实施例中的技术方案可以通过将开关管中的漏极设置为凹形结构，将所述开关管中的源极设置于所述凹形结构的内部，并使得所述凹形结构的内表面长度大于等于一预设长度，可以使所述开关管中的源级和漏极之间的相对长度大于现有技术中的开关管中的源级和漏极之间的相对长度。因此，本申请实施例中的开关管能够实现较现有技术中的开关管具有更大开态电流的技术效果。

本申请实施例至少还具有如下技术效果或优点：

进一步地，本申请实施例中的技术方案一方面将漏极设置为半封闭环形结构，以使得可以在具有一预定半径的环形结构上实现对漏极内环的最大弧长的截取；另一方面将源级设置为圆柱体结构，以使得对源极的外表面的最 大长度的获取。从而可以从源极和漏极两方面为该类开关管能够在其规格限制下有效增大开态电流提供保证，具有可实现在开关管的最小规格限制下最大程度增大开态电流的技术效果。

进一步地，本申请实施例中的技术方案还可以通过将源级设置为圆柱体结构，所述圆柱体结构的上下底面之间的距离值设置为所述半环形结构的厚度值，因此可以避免源级和漏极之间除了相对面之外出现多余的材料。可见，本申请实施例中的技术方案还可以避免在制作过程中采用多余的原材料，因此还具有有效节省原材料的技术效果。

进一步地，本申请实施例中的技术方案还采用了将源极的第一连接端经所述半环形结构的环孔设置于所述半环形结构之外的方式，一方面实现了使源级和漏极之间的有效隔离，避免了与源级连接的导线和漏极发生碰触造成短路现象。另一方面还由于上述方案可以使得所述第一连接端不需经过漏极的上端部位或下端部位与外部电路连接，因此可以最大程度的使开关管的空间厚度保持最小。因此，本申请实施例中的技术方案还具有降低故障发生率，以及进一步减小开关管所占空间体积的技术效果。

进一步地，本申请实施例中的技术方案还采用了将漏极的第二连接端设置于所述半环形结构的外侧，位于所述环孔的相对位置的方式。由于在环状结构中，经外圆环和圆环中心点的线段为该环状结构内的线段中最长的线段。因此，通过将第二连接端设置于所述半环形结构的外侧位于所述环孔的相对位置，可以使得所述第一连接端与所述第二连接端之间的间隔距离最大。通过所述开关管能够实现较长距离之间的电子器件的电性连接。可见，本申请实施例中的技术方案还可以进一步减少导电材料的使用，具有降低生产成本的技术效果。

进一步地，本申请实施例中的技术方案还可以通过将栅级的半径设置为大于等于漏极和源级的半径的方式，一方面可以有效保证栅级在通电时能够 使得源极和漏极之间实现有效导通。另一方面还可以在栅级的半径与漏极的外圆环半径相等时，实现以最少的栅级材料有效保证源极和漏极之间实现导通。因此，本申请实施例中的技术方案还具有保证了开关管的电气性能以及进一步降低生产成本的技术效果。

附图说明

图1为现有技术中的TFT开关管的横截面结构图；

图2为现有技术中的TFT开关管的俯视结构图；

图3为本申请实施例提供的一种开关管的结构图。

具体实施方式

本申请提供一种开关管，用以解决现有技术中存在着的TFT开关管的结构限制了TFT开关管的开态电流进一步增大的技术问题。

本申请实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

本申请实施例中的技术方案可以通过将开关管中的漏极设置为凹形结构，将所述开关管中的源极设置于所述凹形结构的内部，并使得所述凹形结构的内表面长度大于等于一预设长度，可以使所述开关管中的源级和漏极之间的相对长度大于现有技术中的开关管中的源级和漏极之间的相对长度。因此，本申请实施例中的开关管能够实现较现有技术中的开关管具有更大开态电流的技术效果。

下面通过附图以及具体实施例对本申请技术方案做详细的说明，应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

实施例一

请参考图3，本申请实施例一提供一种开关管，包括：

源极；

漏极，所述漏极为凹形结构，所述源极设置于所述凹形结构的内部，且所述凹形结构的内表面长度大于等于一预设长度，所述源极与所述漏极之间的最小距离属于一预设阈值范围；

栅极，设置于所述源极与所述漏极之间，用以连接所述源极和所述漏极，并在输入大于等于预设阈值的电压或电流时，使所述源极和所述漏极之间导通。

所述凹形结构具体可以为一半圆形结构、一y形结构，只要是具有弧度的结构都可以作为所述凹形结构。

由于漏极为具有一定弧度的凹形结构，那么漏极与设置在其凹形结构内部的源级之间的相对长度也就是所述凹形结构的内表面长度。由于两点之间的弧长大于相同两点之间的直线长度，因此，只要所述凹形结构的内表面长度(也就是所述凹形结构的弧长)大于等于现有技术中的TFT开关管漏极和源级之间的相对长度，也就可以实现开态电流较现有技术中的TFT开关管增大。

当然，为了确保漏极和源级之间的相对长度大于等于现有技术中的TFT开关管漏极和源级之间的相对长度，还可以将本申请实施例中的源级的结构设置为：所述源级的外表面在相对于所述凹形结构决定的平面上的周长大于等于所述预设长度。

需要指出的是，在本申请实施例中，所述凹形结构的内表面长度是指，在所述源级和所述漏极共同决定的平面上，电离子在被外因驱动时能够在所述源级和所述漏极之间发生移动的区域长度，也就是说，所述凹形结构的内表面长度具体可以指电离子能够从源极移动到漏极的区域。

相对应的，所述源级的外表面在相对于所述凹形结构决定的平面上的周长也可以是指：源级上的能够移动到漏极的电离子所在的区域长度。

以及所述源级的外表面在相对于所述凹形结构决定的平面上的周长

可见，本申请实施例中的技术方案可以通过将TFT开关管中的漏极设置为凹形结构，将所述TFT开关管中的源极设置于所述凹形结构的内部，并使得所述凹形结构的内表面长度大于等于一预设长度，则可以使TFT开关管中的源级和漏极之间的相对长度大于现有技术中的TFT开关管中的源级和漏极之间的相对长度。因此，本申请实施例中的开关管能够实现较现有技术中的TFT开关管具有更大开态电流的技术效果。

进一步地，为了实现TFT开关管中的源级和漏极之间的相对长度可以为在最小体积限制下的最大长度，因此，还可以通过对漏极和源级采取进一步的设置从而保证实现在一定规格限制下的TFT开关管能够最大程度的增大开态电流：

一方面，可对漏极具体设置为：

非封闭环形结构；

所述源极具体为设置于所述环形结构的环内位置。

所述非封闭环形结构可以为环形结构上具有一出孔的结构，采用该种结构设置可以在具有一预定半径的环形结构上实现对其内环的最大弧长的截取。因此，该种结构设置非常适用于在具有一定规格要求的TFT开关管中，实现对漏极的内表面的最大长度的获取，从而可以从漏极方面为该类TFT开关管在其规格限制下实现有效增大开态电流提供保证。

另一方面，可对源极进一步地设置为：

圆柱体结构，所述圆柱体的底面与所述环形结构所确定的环面平行。

在实际操作时，所述圆柱体结构的上下底面的半径可以为一预设值，使得源级的外表面和漏极的内表面之间的距离为现有工艺所限制的源级和漏极之间的相对距离(也就是L)所能够取的最小值。

因此，该种结构设置非常适用于在具有一定规格要求的TFT开关管中， 实现对源极的外表面的最大长度的获取，从而可以从源极方面为该类TFT开关管能够在其规格限制下有效增大开态电流提供保证。

可见，本申请实施例中的技术方案通过将漏极设置为半封闭环形结构，将源级设置为圆柱体结构，从而可以从源极和漏极两方面为该类TFT开关管能够在其规格限制下有效增大开态电流提供保证，具有可实现在TFT开关管的最小规格限制下最大程度增大开态电流的技术效果。

进一步地，为了有效节省制作所述开关管的原材料，还可以将源级设置为如下结构：

所述圆柱体结构的中心点与所述半环形结构的中心点重合，且所述圆柱体结构的上下底面之间的距离值为所述半环形结构的厚度值。

由于所述圆柱体结构的上下底面之间的距离值设置为所述半环形结构的厚度值，因此可以避免源级和漏极之间除了相对面之外出现多余的材料。可见，本申请实施例中的技术方案还可以避免在制作过程中采用多余的原材料，因此还具有有效节省原材料的技术效果。

再进一步地，为了实现源级和漏极在与外部电路连接通电时，所述源级和漏极相互之间有效隔离，避免发生短路现象，因此还可以针对所述源级进行如下结构设置：

所述源极还包括:

第一连接端，所述第一连接端经所述半环形结构的环孔设置于所述半环形结构之外。

在实际操作时，所述第一连接端可以为导线，也可以为金属电极等导电材料，只要是能够在所述源极与外部电路之间实现连接导电的器件都可以作为所述第一连接端。

由于源级上的用以与外部电路连接的第一连接端可以通过所述半环形结构的环孔设置于半环形结构之外，因此，源级在经所述漏极与外部电路连接 时，所述源级和所述漏极之间存在一定空间间隔，由此实现了所述源级和所述漏极之间的有效隔离。

需要指出的是，上述结构还可以实现使所述第一连接端不需经过漏极的上端部位或下端部位与外部电路连接，由此减小了开关管所占空间体积的厚度。

可见，本申请实施例中的技术方案采用了将源极的第一连接端经所述半环形结构的环孔设置于所述半环形结构之外的方式，一方面实现了使源级和漏极之间的有效隔离，避免了与源级连接的导线和漏极发生碰触造成短路现象。另一方面还由于上述方案可以使得所述第一连接端不需经过漏极的上端部位或下端部位与外部电路连接，因此可以最大程度的使开关管的空间厚度保持最小。因此，本申请实施例中的技术方案还具有降低故障发生率，以及进一步减小开关管所占空间体积的技术效果。

再进一步地，为了使所述开关管能够实现利用有限的原材料，在电路基板上实现最长的电路连接尺寸，由此实现在加工过程中进一步减少导电材料的使用，因此，还可以进一步地将所述开关管的漏极设置为如下结构：

所述漏极还包括:

第二连接端，所述第二连接端设置于所述半环形结构的外侧，位于所述环孔的相对位置。

所述第二连接端为用以连接所述漏极与外部电路。与所述第一连接端相同，所述第二连接端也可以为导线以及金属电极等导电材料，只要是能够在所述漏极与外部电路之间实现连接导电的器件都可以作为所述第二连接端。

由于在环状结构中，经外圆环和圆环中心点的线段为该环状结构内的线段中最长的线段，因此，通过将第二连接端设置于所述半环形结构的外侧，位于所述环孔的相对位置，可以使得所述第一连接端与所述第二连接端之间的间隔距离最大，通过所述开关管能够实现较长距离之间的电子器件的电性 连接。可见，本申请实施例中的技术方案还可以进一步减少导电材料的使用，具有降低生产成本的技术效果。

再一方面，为了在栅级通电时有效保证源级和漏极之间的导通，可以使位于源级和漏极一侧方向上的栅级面积覆盖源级和漏极在该方向上的表面积，因此所述开关管中的栅级可以采用如下结构设置：

所述栅极为圆形结构，所述圆形结构的圆心与所述半环形结构的中心点重合，且所述圆形结构的半径大于等于所述半环形结构的外表面所确定的圆形的半径。

由于栅级的半径大于等于漏极和源级的半径，因此可以有效保证栅级在通电时能够使得源极和漏极之间实现导通。

并且，当栅级的半径与漏极的外圆环半径相等时，还可以实现以最少的栅级材料有效保证源极和漏极之间实现导通。

因此，本申请实施例中的技术方案还可以通过将栅级的半径设置为大于等于漏极和源级的半径的方式，有效保证栅级在通电时能够使得源极和漏极之间实现有效导通。并且还可以在栅级的半径与漏极的外圆环半径相等时，实现以最少的栅级材料有效保证源极和漏极之间实现导通。可见，本申请实施例中的技术方案还具有保证了开关管的电气性能以及进一步降低生产成本的技术效果。

由此可见，本申请实施例中的技术方案可以通过将开关管中的漏极设置为凹形结构，将所述开关管中的源极设置于所述凹形结构的内部，并使得所述凹形结构的内表面长度大于等于一预设长度，可以使所述开关管中的源级和漏极之间的相对长度大于现有技术中的开关管中的源级和漏极之间的相对长度。因此，本申请实施例中的开关管能够实现较现有技术中的开关管具有更大开态电流的技术效果。

本申请实施例至少还具有如下技术效果或优点：

进一步地，本申请实施例中的技术方案一方面将漏极设置为半封闭环形结构，以使得可以在具有一预定半径的环形结构上实现对漏极内环的最大弧长的截取；另一方面将源级设置为圆柱体结构，以使得对源极的外表面的最大长度的获取。从而可以从源极和漏极两方面为该类开关管能够在其规格限制下有效增大开态电流提供保证，具有可实现在开关管的最小规格限制下最大程度增大开态电流的技术效果。

进一步地，本申请实施例中的技术方案还可以通过将源级设置为圆柱体结构，所述圆柱体结构的上下底面之间的距离值设置为所述半环形结构的厚度值，因此可以避免源级和漏极之间除了相对面之外出现多余的材料。可见，本申请实施例中的技术方案还可以避免在制作过程中采用多余的原材料，因此还具有有效节省原材料的技术效果。

进一步地，本申请实施例中的技术方案还采用了将源极的第一连接端经所述半环形结构的环孔设置于所述半环形结构之外的方式，一方面实现了使源级和漏极之间的有效隔离，避免了与源级连接的导线和漏极发生碰触造成短路现象。另一方面还由于上述方案可以使得所述第一连接端不需经过漏极的上端部位或下端部位与外部电路连接，因此可以最大程度的使开关管的空间厚度保持最小。因此，本申请实施例中的技术方案还具有降低故障发生率，以及进一步减小开关管所占空间体积的技术效果。

进一步地，本申请实施例中的技术方案还采用了将漏极的第二连接端设置于所述半环形结构的外侧，位于所述环孔的相对位置的方式。由于在环状结构中，经外圆环和圆环中心点的线段为该环状结构内的线段中最长的线段。因此，通过将第二连接端设置于所述半环形结构的外侧位于所述环孔的相对位置，可以使得所述第一连接端与所述第二连接端之间的间隔距离最大。通过所述开关管能够实现较长距离之间的电子器件的电性连接。可见，本申请实施例中的技术方案还可以进一步减少导电材料的使用，具有降低生产成本 的技术效果。

进一步地，本申请实施例中的技术方案还可以通过将栅级的半径设置为大于等于漏极和源级的半径的方式，一方面可以有效保证栅级在通电时能够使得源极和漏极之间实现有效导通。另一方面还可以在栅级的半径与漏极的外圆环半径相等时，实现以最少的栅级材料有效保证源极和漏极之间实现导通。因此，本申请实施例中的技术方案还具有保证了开关管的电气性能以及进一步降低生产成本的技术效果。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种开关管，包括：

源极；

漏极，所述漏极为凹形结构，所述源极设置于所述凹形结构的内部，且所述凹形结构的内表面长度大于等于一预设长度，所述源极与所述漏极之间的最小距离属于一预设阈值范围；

栅极，设置于所述源极与所述漏极之间，用以连接所述源极和所述漏极，并在输入大于等于预设阈值的电压或电流时，使所述源极和所述漏极之间导通。

2.如权利要求1所述的开关管，其特征在于，所述漏极具体为：

非封闭环形结构；

所述源极具体为设置于所述环形结构的环内位置。

3.如权利要求2所述的开关管，其特征在于，所述源极具体为：

圆柱体结构，所述圆柱体的底面与所述环形结构所确定的环面平行。

4.如权利要求3所述的开关管，其特征在于，所述圆柱体结构的中心点与所述半环形结构的中心点重合，且所述圆柱体结构的上下底面之间的距离值为所述半环形结构的厚度值。

5.如权利要求4所述的开关管，其特征在于，所述源极还包括第一连接端，所述第一连接端经所述半环形结构的环孔设置于所述半环形结构之外。

6.如权利要求5所述的开关管，其特征在于，所述漏极还包括第二连接端，所述第二连接端设置于所述半环形结构的外侧，位于所述环孔的相对位置。

7.如权利要求6所述的开关管，其特征在于，所述栅极为圆形结构，所述圆形结构的圆心与所述半环形结构的中心点重合，且所述圆形结构的半径大于等于所述半环形结构的外表面所确定的圆形的半径。