CN117498843A - 导通速度可控的开关器件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种导通速度可控的开关器件，其包括低压增强型场效应管、高压场效应管以及速度控制单元；其中低压增强型场效应管的栅极作为开关器件的栅极端，用于接收驱动器的电压信号；低压增强型场效应管的漏极与高压场效应管的源极连接，低压增强型场效应管的源极作为开关器件的源极端，且低压增强型场效应管的源极通过速度控制单元与高压场效应管的栅极连接；高压场效应管的漏极作为开关器件的漏极端；速度控制单元包括内部固定结构以及外部可调结构，内部固定结构用于提供低压增强型场效应管的源极和高压场效应管的栅极之间的固定阻抗，外部可调结构用于提供低压增强型场效应管的源极和高压场效应管的栅极之间的活动阻抗。
Description
技术领域
本发明属于半导体制造技术领域，特别是涉及一种导通速度可控的开关器件。
背景技术
共源共栅级联增强型开关器件是由低压 Si-MOSFET 与高压耗尽型氮化镓 HEMT采用共源共栅的方式构成。其中，高压耗尽型氮化镓 HEMT的漏极为级联结构的漏极，低压Si-MOSFET的栅极作为级联结构的栅极，高压耗尽型氮化镓 HEMT的源极与低压Si-MOSFET的漏极连接，高压耗尽型氮化镓 HEMT的栅极和低压Si-MOSFET的源极相连作为级联结构的源极，最终实现增强型功能，具体如图1a所示。
然而，共源共栅级联增强型开关器件由于其高增益，导通dv/dt过快，在开关电源典型应用（如Flyback、PFC、LLC等）中，形成的EMI干扰大，且容易造成二次侧器件更高的电压应力，具体如图1b所示，其中次级电压高达102V，电压尖峰为20V。
当然为了减小EMI干扰大和较高的电压应力的影响，技术人员会在驱动器和开关器件的栅极之间增加一调整网络，具体如图2a所示，但是该调整网络与开关器件的栅极连接，在调整开关器件的导通速度时，同时会造成该开关器件的栅极电压Vg发生畸变，具体如图2b所示。
因此需要提供一种可对导通速度进行有效调整且栅极电压不会发生畸变的开关器件。
发明内容
本发明旨在解决上述问题，本发明提供一种可对开关器件的导通速度进行调整且栅极电压不会发生畸变的开关器件。
为实现本发明的目的，本发明提供了一种导通速度可控的开关器件，其包括：
高压场效应管，所述高压场效应管的栅极作为开关器件的栅极端，用于接收驱动器的电压信号；所述高压效应管的源极作为开关器件的源极端，所述高压效应管的漏极作为开关器件的漏极端，所述高压场效应管在栅极和漏极之间的沟道上设置有速控极，所述速控极与所述高压场效应管的沟道形成一场板结构；所述速控极通过速度控制单元与高压场效应管的源极连接；
所述速度控制单元，包括内部固定结构以及与所述内部固定结构连接的外部可调结构；
其中可通过调整所述外部可调结构来控制所述开关器件的导通速度和/或关断速度。
本发明还提供一种导通速度可控的开关器件，其包括：
低压增强型场效应管，所述低压增强型场效应管的栅极作为开关器件的栅极端，用于接收驱动器的电压信号；所述低压增强型场效应管的漏极与高压场效应管的源极连接，所述低压增强型场效应管的源极作为开关器件的源极端，且所述低压增强型场效应管的源极通过速度控制单元与所述高压场效应管的栅极连接；
所述高压场效应管，所述高压场效应管的漏极作为开关器件的漏极端；
所述速度控制单元，包括内部固定结构以及与所述内部固定结构连接的外部可调结构；
其中可通过调整所述外部可调结构来控制所述开关器件的导通速度和/或关断速度。
本发明还提供一种导通速度可控的开关器件，其包括：
漏极铜接口，用于作为所述开关器件的漏极端；
栅极铜接口，用于作为所述开关器件的栅极端；
源极铜接口，用于作为所述开关器件的源极端；
调整铜接口，用于在所述开关器件的外部设置外部可调结构，所述外部可调结构分别与所述调整铜接口和源极铜接口连接；以及
主体结构，其包括主体框架，所述主体框架设置有高压场效应管区域，低压增强型场效应管区域以及内部固定结构区域，所述高压场效应管区域上设置有高压场效应管，所述低压增强型场效应管区域从下到上依次设置有绝缘陶瓷垫片以及低压增强型场效应管，所述内部固定结构区域上设置有内部固定结构；
其中所述高压场效应管的漏极通过铜线与所述漏极铜接口连接，所述高压场效应管的源极通过铜线与所述低压增强型场效应管的漏极连接，所述高压场效应管的栅极通过铜线与所述内部固定结构连接，所述高压场效应管与所述主体框架之间绝缘；
所述低压增强型场效应管的源极通过铜线与主体框架连接，所述主体框架与所述源极铜接口连接；所述低压增强型场效应管的栅极通过铜线与所述栅极铜接口；
所述内部固定结构通过铜线与所述调整铜接口连接，且所述内部固定结构与所述主体框架连接。
在本发明所述的开关器件中，所述内部固定结构包括固定电阻以及固定二极管，所述固定电阻的第一端与所述高压场效应管的栅极连接，所述固定电阻的第二端分别与所述固定二极管的正极和所述调整铜接口连接，所述固定二极管的负极与所述主体框架连接；
所述外部可调结构包括可调电阻，所述可调电阻第一端与所述调整铜接口连接，所述可调电阻的第二端与所述源极铜接口连接。
在本发明所述的开关器件中，所述内部固定结构包括第一固定电阻和第二固定电阻，所述第一固定电阻的第一端与所述高压场效应管的栅极连接，所述第一固定电阻的第二端分别与所述第二固定电阻的第一端和所述调整铜接口连接，所述第二固定电阻的第二端与所述主体框架连接；
所述外部可调结构包括可调二极管，所述可调二极管的负极与所述调整铜接口连接，所述可调二极管的正极与所述源极铜接口连接。
在本发明所述的开关器件中，所述内部固定结构包括第一固定电阻和第二固定电阻，所述第一固定电阻的第一端与所述高压场效应管的栅极连接，所述第一固定电阻的第二端分别与所述第二固定电阻的第一端和所述调整铜接口连接，所述第二固定电阻的第二端与所述主体框架连接；
所述外部可调结构包括可调二极管与可调电阻，所述可调二极管的正极与所述调整铜接口连接，所述可调二极管的负极与所述源极铜接口连接，所述可调电阻的第一端与所述调整铜接口连接，所述可调电阻的第二端与所述主体框架连接。
在本发明所述的开关器件中，所述低压增强型场效应管的源极和栅极设置在所述低压增强型场效应管的顶部，所述低压增强型场效应管的漏极设置在所述低压增强型场效应管的底部，所述低压增强型场效应管的漏极与设置在所述绝缘陶瓷垫片顶部上的覆铜连接，所述高压场效应管的源极通过铜线与所述覆铜连接。
相较于现有技术，本发明的导通速度可控的开关器件通过在低压增强型场效应管的源极和高压场效应管的栅极之间设置有速度控制单元，该速度控制单元的外部可调结构可调整开关器件的导通速度和关断速度，实现了对开关器件的导通速度和关断速度的调整，避免由于导通速度和关断速度较快带来的EMI干扰和较高的电压应力；有效解决了现有技术中的开关器件的EMI以及二次侧器件的电压应力较大的技术问题。
进一步的，本发明的开关器件的速度控制单元设置在开关器件内部，并没有设置在开关器件的栅极一侧，因此调整开关器件的导通速度和关断速度时，开关器件的栅极电压并不会发生畸变；有效解决了开关器件在调整导通速度和关断速度时，开关器件的栅极电压容易发生畸变的技术问题。
附图说明
图1a为现有的共源共栅级联增强型开关器件的结构示意图；
图1b为现有的共源共栅级联增强型开关器件的电压应力示意图；
图2a为现有的具有栅极调整网络的共源共栅级联增强型开关器件的结构示意图；
图2b为现有的具有栅极调整网络的共源共栅级联增强型开关器件的栅极电压畸变示意图；
图3a为本发明的导通速度可控的开关器件的单管实施例的结构示意图；
图3b本发明的导通速度可控的开关器件的单管实施例的框架示意图；
图4为本发明的导通速度可控的开关器件的单管实施例的具体器件结构图；
图5为本发明的导通速度可控的开关器件的单管实施例的电路示意图之一；
图6为本发明的导通速度可控的开关器件的单管实施例的电路示意图之二；
图7为本发明的导通速度可控的开关器件的单管实施例的电路示意图之三；
图8为本发明的导通速度可控的开关器件的双管实施例的结构示意图；
图9a为本发明的导通速度可控的开关器件的双管实施例的电路示意图之一；
图9b为本发明的导通速度可控的开关器件的双管实施例的器件结构示意图；
图10为本发明的导通速度可控的开关器件的双管实施例的电路示意图之二；
图11为本发明的导通速度可控的开关器件的双管实施例的电路示意图之三；
图12a为本发明的导通速度可控的开关器件的电压应力示意图；
图12b为本发明的导通速度可控的开关器件的栅极电压畸变示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
请参照图3a和图3b，图3a为本发明的导通速度可控的开关器件的单管实施例的结构示意图，图3b本发明的导通速度可控的开关器件的单管实施例的框架示意图。本实施例的导通速度可控的开关器件10包括高压场效应管11以及速度控制单元12。
其中高压场效应管11的栅极111作为开关器件10的栅极端101，用于接收驱动器的电压信号；高压场效应管11的源极113作为开关器件10的源极端103，高压场效应管11的漏极112作为开关器件10的漏极端102，高压场效应管11在栅极111和漏极112之间的沟道上设置有速控极114，速控极114与靠近漏极112的高压场效应管11的沟道形成一场板结构，实现耗尽型的电场耦合；速控极114通过速度控制单元12与高压场效应管11的源极113连接，该速度控制单元12用于控制高压场效应管11的导通速度，进而控制开关器件10的导通速度。
速度控制单元12包括内部固定结构121以及外部可调结构122，内部固定结构121用于提供高压场效应管11的源极113和高压场效应管11的速控极114之间的固定阻抗，外部可调结构122用于提供高压场效应管11的源极113和高压场效应管11的速控极114之间的活动阻抗，该外部可调结构设置在开关器件10的源极端103和速控端104之间，以便用户对该活动阻抗进行调整，这样用户可通过调整外部可调结构122的阻抗来调整该开关器件10的导通速度和关断速度。
该开关器件的具体器件结构请参照图4，图4为本发明的导通速度可控的开关器件的单管实施例的具体器件结构图。
该开关器件10为单晶体管结构，该开关器件10的高压场效应管11包括半导体衬底105，半导体沟道层106，第一绝缘介质层107以及第二绝缘介质层108。
该高压场效应管11的漏极112和源极113分别设置在半导体衬底105上的半导体沟道层106的两端，并分别与半导体沟道层106接触；高压场效应管11的栅极111设置在半导体沟道层106上的第一绝缘介质层107中部，并通过第一绝缘介质层107上的接触孔与半导体沟道层106连接，第二绝缘介质层108设置在第一绝缘介质层107的上方，高压场效应管11的源极113设置在第二绝缘介质层108的一端，高压场效应管11的速控极114形成一场板结构设置在第二绝缘介质层108的另一端。
在开关器件10内部，本实施例的高压场效应管11的栅极111与开关器件10的栅极端101连接，高压场效应管11的源极113与开关器件10的源极端103连接，高压场效应管11的漏极112与开关器件10的漏极端102连接，高压场效应管11的速控极114通过速度控制单元12、开关器件10的速控端104与开关器件10的源极端103连接。
这样当开关器件10通过高压场效应管11的栅极111进行导通或关断操作时，可通过速度控制单元12上的阻值通路调整，影响高压场效应管11的速控极114和开关器件10的源极端103之间电荷移动速度，进而调整开关器件10或高压场效应管11的导通速度和关断速度。
请参照图5，图5为本发明的导通速度可控的开关器件的单管实施例的电路示意图之一。
本实施例的开关器件20包括高压场效应管21以及速度控制单元22。高压场效应管21的栅极211用于接收驱动器的电压信号，高压场效应管21的栅极211作为开关器件20的栅极端201，高压场效应管21的漏极212作为开关器件20的漏极端202，高压场效应管21的源极213作为开关器件20的源极端203，高压场效应管21的速控极214通过内部固定结构分别与开关器件20的源极端203和速控端204连接。
内部固定结构包括固定电阻R21以及固定二极管D22，固定电阻R21的第一端与高压场效应管21的速控极214连接，固定电阻R21的第二端与固定二极管D22的正极连接，固定二极管D22的负极与开关器件20的源极端203连接。
外部可调结构包括可调电阻R23，可调电阻R23的第一端通过速控端204与固定二极管D22的正极连接，可调电阻R23的第二端与源极端203连接。其中内部固定结构设置在开关器件20的内部且不能进行调整，外部可调结构设置在开关器件20外部，用户可根据需要对其进行调整。
本实施例的开关器件20使用时，如用户需要关断该开关器件20时，开关器件20的栅极端201接收到断开的低电平驱动信号，此时高压场效应管21进行关断操作，高压场效应管21的速控极214会向开关器件20的源极端203释放正电荷，此时固定二极管D22是导通的，可调电阻R23与固定二极管D22并联，相当于可调电阻R23被固定二极管D22短路，速控极214的电荷通过固定电阻R21和固定二极管D22释放，开关器件20的关断速度不可进行调整。
如用户需要导通该开关器件20时，开关器件20的栅极端201接收到导通的高电平驱动信号，此时高压场效应管21进行导通操作，高压场效应管21的速控极214会接收开关器件20的源极端203释放的正电荷，由于固定二极管D22与可调电阻R23并联，固定二极管D22的通路相当于断路，因此开关器件20的源极203通过可调电阻R23和固定电阻R21给高压场效应管21的速控极214提供电荷，这时用户可通过调整可调电阻R23的大小对开关器件20的导通速度进行调整，可调电阻R23越大，电荷传输速度越慢，开关器件20的导通速度越小，用户可通过提高可调电阻R23的阻值避免开关器件20的导通速度过大导致的EMI干扰和较高的电压应力。
请参照图6，图6为本发明的导通速度可控的开关器件的单管实施例的电路示意图之二。
本实施例的开关器件30包括高压场效应管31以及速度控制单元32。高压场效应管31的栅极311用于接收驱动器的电压信号，高压场效应管31的栅极311作为开关器件30的栅极端301，高压场效应管31的漏极312作为开关器件30的漏极端302，高压场效应管31的源极313作为开关器件30的源极端303，高压场效应管31的速控极314通过内部固定结构分别与开关器件30的源极端303和速控端304连接。
在第一实施例的基础上，本实施例的开关器件30的速度控制单元32的内部固定结构包括第一固定电阻R31和第二固定电阻R32，
第一固定电阻R31的第一端与高压场效应管31的速控极314连接，第一固定电阻R31的第二端与第二固定电阻R32的第一端连接，第二固定电阻R32的第二端与高压场效应管31的源极313连接。
外部可调结构包括可调二极管D33，可调二极管D33的正极通过速控端304与第一固定电阻R31的第二端连接，可调二极管D33的负极与开关器件30的源极端303连接。其中第一固定电阻R31和第二固定电阻R32设置在开关器件30的内部且不能进行调整，可调二极管D33设置在开关器件30的外部，用户可根据需要对其进行调整，即可通过调整可调二极管D33是否接进电路来控制开关器件30的关断速度。
本实施例的开关器件30使用时，如用户需要导通该开关器件30时，开关器件30的栅极端301接收到导通的高电平驱动信号，此时高压场效应管31进行导通操作，高压场效应管31的速控极314会接收开关器件30的源极端303释放的正电荷，可调二极管D33是反接的，由于第二固定电阻R32与可调二极管D33并联，可调二极管D33的通路相当于断路，高压场效应管31的速控极314会通过第一固定电阻R31和第二固定电阻R32接收开关器件30的源极端303释放的正电荷，开关器件30的导通速度不可进行调整。
如用户需要关断该开关器件30时，开关器件30的栅极端301接收到关断的低电平驱动信号，此时高压场效应管31进行关断操作，高压场效应管31的速控极314会向开关器件30的源极端303释放正电荷，由于可调二极管D33与第二固定电阻R32并联，可调二极管D33的通路相当于短路，因此高压场效应管31的速控极314通过第一固定电阻R31和可调二极管D33给开关器件30的源极端303提供电荷。
如用户需要降低开关器件30的关断速度，可将可调二极管D33拆除，这样高压场效应管31的速控极314通过第一固定电阻R31和第二固定电阻R32向开关器件30的源极端303提供电荷，因此用户可通过拆除可调二极管D33提高开关器件30的源极端303与高压场效应管31的速控极314之间通路的通路阻值，进而降低开关器件30的关断速度。
由于本实施例的开关器件30的关断速度可调，用户可通过第一固定电阻R31来设置开关器件30的关断速度，通过第一固定电阻R31和第二固定电阻R32来设置开关器件30的导通速度，因此在不影响导通速度的基础上，可通过是否接入可调二极管D33来调整开关器件30的关断速度。
请参照图7，图7为本发明的导通速度可控的开关器件的单管实施例的电路示意图之三。
本实施例的开关器件40包括高压场效应管41以及速度控制单元42。高压场效应管41的栅极411用于接收驱动器的电压信号，高压场效应管41的栅极411作为开关器件40的栅极端401，高压场效应管41的漏极412作为开关器件40的漏极端402，高压场效应管41的源极413作为开关器件40的源极端403，高压场效应管41的速控极414通过内部固定结构分别与开关器件40的源极端403和速控端404连接。
在第一实施例的基础上，本实施例的开关器件40的速度控制单元42的内部固定结构包括第一固定电阻R41和第二固定电阻R42，第一固定电阻R41的第一端与高压场效应管41的速控极314连接，第一固定电阻R41的第二端与第二固定电阻R42的第一端连接，第二固定电阻R42的第二端与高压场效应管41的源极413连接。
外部可调结构包括可调二极管D43与可调电阻R44，可调二极管D43的正极通过速控端404与第一固定电阻R41的第二端连接，可调二极管D43的负极与开关器件40的源极端403连接，可调电阻R44的第一端通过速控端404与第一固定电阻R41的第二端连接，可调电阻R44的第二端与开关器件40的源极端403连接。其中第一固定电阻R41和第二固定电阻R42设置在开关器件40的内部且不能进行调整，可调二极管D43与可调电阻R44设置在开关器件40外部，用户可根据需要对其进行调整，即可通过调整可调二极管D43是否接进电路来控制开关器件40的关断速度，通过调整可调电阻R44的阻值来控制开关器件40的导通速度。
本实施例的开关器件40使用时，如用户需要关断该开关器件40时，开关器件40的栅极端401接收到断开的低电平驱动信号，此时高压场效应管41进行关断操作，高压场效应管41的速控极414会向开关器件40的源极端403释放正电荷，由于第二固定电阻R42、可调电阻R44与可调二极管D43并联，可调二极管D43的通路相当于短路，高压场效应管41的速控极414的电荷通过第一固定电阻R41和可调二极管D43释放，如用户想要降低开关器件40的关断速度，用户可以将可调二极管D43拆除，这样可将第二固定电阻R42和可调电阻R44的并联电阻和第一固定电阻R41串联，这样可有效的增加开关器件40的源极端403与高压场效应管41的速控极414之间通路的通路阻值，降低开关器件40的关断速度。
如用户需要导通该开关器件40时，开关器件40的栅极端401接收到导通的高电平驱动信号，此时高压场效应管41进行导通操作，高压场效应管41的速控极414会接收开关器件40的源极端403释放的正电荷，由于第二固定电阻R42、可调电阻R44与可调二极管D43并联，但是可调二极管D43的通路相当于断路，因此开关器件40的源极端403通过第二固定电阻R42和可调电阻R44的并联电阻和第一固定电阻R41给高压场效应管41的速控极414提供电荷，如用户需要降低开关器件40的导通速度，可将可调电阻R44的阻值提高，可调电阻R44越大，开关器件40的导通速度越小，用户可通过提高可调电阻R44的阻值避免开关器件40的导通速度过大导致的EMI干扰和较高的电压应力。
请参照图8，图8为本发明的导通速度可控的开关器件的双管实施例的结构示意图。本发明的导通速度可控的开关器件还可为双晶体管结构，本实施例的开关器件50包括低压增强型场效应管51、高压场效应管52以及速度控制单元53。
其中低压增强型场效应管51的栅极511作为开关器件50的栅极端501，用于接收驱动器的电压信号；低压增强型场效应管51的漏极512与高压场效应管52的源极523连接，低压增强型场效应管51的源极513作为开关器件50的源极端503，且低压增强型场效应管51的源极513通过速度控制单元53与高压场效应管52的栅极521连接。高压场效应管52的漏极522作为开关器件50的漏极端502。
速度控制单元53包括内部固定结构531以及外部可调结构532，内部固定结构531用于提供低压增强型场效应管51的源极513和高压场效应管52的栅极521之间的固定阻抗，外部可调结构532用于提供低压增强型场效应管51的源极513和高压场效应管52的栅极521之间的活动阻抗，这样用户可通过调整外部可调结构532的阻抗来调整该开关器件50的导通速度和关断速度。
具体请参照图9a，图9a为本发明的导通速度可控的开关器件的双管实施例的电路示意图之一。
本实施例的开关器件60包括低压增强型场效应管61、高压场效应管62以及速度控制单元63。低压增强型场效应管61的栅极611接收驱动器的电压信号，低压增强型场效应管61的漏极612与高压场效应管62的源极623连接，高压场效应管62的漏极622作为开关器件60的漏极端602，低压增强型场效应管61的源极613作为开关器件60的源极端603，低压增强型场效应管61的栅极611作为开关器件60的栅极端601。
内部固定结构包括固定电阻R61以及固定二极管D62，固定电阻R61的第一端与高压场效应管62的栅极621连接，固定电阻R61的第二端与固定二极管D62的正极连接，固定二极管D62的负极与低压增强型场效应管61的源极613连接。
外部可调结构包括可调电阻R63，可调电阻R63的第一端与固定二极管D62的正极连接，可调电阻R63的第二端与固定二极管D62的负极连接。其中内部固定结构设置在开关器件60的内部且不能进行调整，外部可调结构设置在开关器件60外部，用户可根据需要对其进行调整。
本实施例的开关器件60使用时，如用户需要关断该开关器件60时，开关器件60的栅极端601接收到断开的低电平驱动信号，此时低压增强型场效应管61断开，高压场效应管62的栅极621会向开关器件60的源极端603释放正电荷，由于固定二极管D62与可调电阻R63并联，相当于可调电阻R63被固定二极管D62短路，高压场效应管62的栅极621的电荷通过固定电阻R61以及固定二极管D62释放，开关器件60的关断速度不可进行调整。
如用户需要导通该开关器件60时，开关器件60的栅极端601接收到导通的高电平驱动信号，此时低压增强型场效应管61导通，开关器件60的源极端603会向高压场效应管62的栅极621释放正电荷，由于固定二极管D62与可调电阻R63并联，固定二极管D62的通路相当于断路，因此开关器件60的源极端603通过可调电阻R63和固定电阻R61给高压场效应管62的栅极621供电，这时用户可通过调整可调电阻R63的大小对开关器件60的导通速度进行调整，可调电阻R63越大，开关器件60的导通速度越小，用户可通过提高可调电阻R63的阻值避免开关器件60的导通速度过大导致的EMI干扰和较高的电压应力。
请参照图9b，图9b为本发明的导通速度可控的开关器件的双管实施例的器件结构示意图。
该开关器件60b包括漏极铜接口61b、栅极铜接口62b、源极铜接口63b、调整铜接口64b以及主体结构65b。
漏极铜接口61b用于作为开关器件60b的漏极端，栅极铜接口22b用于作为开关器件60b的栅极端，源极铜接口63b用于作为开关器件60b的源极端，调整铜接口64b用于在开关器件60b的外部设置外部可调结构66b，外部可调结构66b分别与调整铜接口64b和源极铜接口63b连接。
主体结构65b包括主体框架651b，主体框架651b设置有高压场效应管区域，低压增强型场效应管区域以及内部固定结构区域；高压场效应管区域上设置有高压场效应管6511b，低压增强型场效应管区域从下到上依次设置有绝缘陶瓷垫片6512b以及低压增强型场效应管6513b，内部固定结构区域上设置有内部固定结构6514b。
高压场效应管6511b的漏极通过铜线与漏极铜接口61b连接，高压场效应管6511b的源极通过铜线与低压增强型场效应管6513b的漏极连接，高压场效应管6511b的栅极通过铜线与内部固定结构6514b连接，高压场效应管6511b与主体框架651b之间绝缘。
低压增强型场效应管6513b的源极通过铜线与主体框架651b连接，主体框架651b与源极铜接口63b连接；低压增强型场效应管6513b的栅极通过铜线与栅极铜接口62b。
内部固定结构6514b通过铜线与调整铜接口64b连接，且内部固定结构6514b与主体框架651b连接。
在本实施例中，内部固定结构6514b包括固定电阻以及固定二极管，固定电阻的第一端与高压场效应管6511b的栅极连接，固定电阻的第二端分别与固定二极管的正极和调整铜接口64b连接，固定二极管的负极与主体框架651b连接；外部可调结构66b包括可调电阻，可调电阻的第一端与调整铜接口64b连接，可调电阻的第二端与源极铜接口63b连接。
上述高压场效应管区域，低压增强型场效应管区域以及内部固定结构区域可在主体框架分开独立设置，方便高压场效应管6511b、低压增强型场效应管6513b，以及内部固定结构6514b的设置。当然客户也可以根据需要将高压场效应管6511b和内部固定结构6514b进行一体化设计。
进一步的，低压增强型场效应管6513b的源极和栅极设置在低压增强型场效应管6513b的顶部，低压增强型场效应管6513b的漏极设置在低压增强型场效应管6513b的底部，低压增强型场效应管6513b的漏极与设置在绝缘陶瓷垫片6512b顶部上的覆铜6515b连接，高压场效应管6511b的源极通过铜线与覆铜6515b连接，上述设置方便进行铜线与各个部件之间的连接，且各个铜线之间不会相互干扰。
本实施例的开关器件的具体工作原理与上述的开关器件的第一电路实施例中的描述相同或相似，具体请参见上述开关器件的第一电路实施例中的相关描述。
本实施例的导通速度可控的开关器件通过在低压增强型场效应管的源极和高压场效应管的栅极之间设置有速度控制单元，该速度控制单元的可调电阻可调整开关器件的导通速度，实现了对开关器件的导通速度的调整，避免由于导通速度较快带来的EMI干扰和较高的电压应力。
同时本实施例的开关器件的速度控制单元设置在开关器件内部，并没有设置在开关器件的栅极一侧，因此调整开关器件的导通速度和关断速度时，开关器件的栅极电压并不会发生畸变。
请参照图10，图10为本发明的导通速度可控的开关器件的双管实施例的电路示意图之二。
本实施例的开关器件70包括低压增强型场效应管71、高压场效应管72以及速度控制单元73。低压增强型场效应管71的栅极711接收驱动器的电压信号，低压增强型场效应管71的漏极712与高压场效应管72的源极723连接，高压场效应管72的漏极722作为开关器件70的漏极端702，低压增强型场效应管71的源极713作为开关器件70的源极端703，低压增强型场效应管71的栅极711作为开关器件70的栅极端701。
在第一实施例的基础上，本实施例的开关器件70的速度控制单元73的内部固定结构包括第一固定电阻R71和第二固定电阻R72，第一固定电阻R71的第一端与高压场效应管72的栅极721连接，第一固定电阻R71的第二端与第二固定电阻R72的第一端连接，第二固定电阻R72的第二端与低压增强型场效应管71的源极713连接。
外部可调结构包括可调二极管D73，可调二极管D73的正极与第一固定电阻R71的第二端连接，可调二极管D73的负极与低压增强型场效应管71的源极713连接。其中第一固定电阻R71和第二固定电阻R72设置在开关器件70的内部且不能进行调整，可调二极管D73设置在开关器件70的外部，用户可根据需要对其进行调整，即可通过调整可调二极管D73是否接进电路来控制开关器件70的导通速度。
本实施例的开关器件70使用时，如用户需要导通该开关器件70时，开关器件70的栅极端701接收到导通的高电平驱动信号，此时低压增强型场效应管71导通，高压场效应管72的栅极721会接收开关器件70的源极端703释放的正电荷，可调二极管D73是反接的，由于第二固定电阻R72与可调二极管D73并联，可调二极管D73的通路相当于断路，高压场效应管72的栅极721的电荷通过第一固定电阻R71和第二固定电阻R72释放，开关器件70的导通速度不可进行调整。
如用户需要关断该开关器件70时，开关器件70的栅极701接收到关断的低电平驱动信号，此时低压增强型场效应管71进行关断操作，高压场效应管72的栅极721会向开关器件70的源极端703释放正电荷，由于第二固定电阻R72与可调二极管D73并联，相当于第二固定电阻R72被可调二极管D73短路，因此高压场效应管72的栅极721通过可调二极管D73和第一固定电阻R71给开关器件70的源极端703提供电荷。
如用户需要降低开关器件70的关断速度，可将可调二极管D73拆除，这样高压场效应管72的栅极721通过第一固定电阻R71和第二固定电阻R72给开关器件70的源极端703供电，因此用户可通过拆除可调二极管D73提高开关器件70的源极端703与高压场效应管72的栅极721之间通路的通路阻值，进而降低开关器件70的关断速度。
由于本实施例的开关器件70的关断速度可调，用户可通过第一固定电阻R71来设置开关器件70的关断速度，通过第一固定电阻R71和第二固定电阻R72来设置开关器件70的导通速度，因此在不影响导通速度的基础上，可通过是否接入可调二极管D73来调整开关器件70的关断速度。
本实施例的导通速度可控的开关器件的第二实施例的器件结构图与上述第一实施例的器件结构图基本相同。仅有内部固定结构和外部可调结构中的器件有所不同。
在第一实施例的基础上，本实施例的内部固定结构包括第一固定电阻和第二固定电阻，第一固定电阻的第一端与高压场效应管的栅极连接，第一固定电阻的第二端分别与第二固定电阻的第一端和调整铜接口连接，第二固定电阻的第二端与主体框架连接；外部可调结构包括可调二极管，可调二极管的负极与调整铜接口连接，可调二极管的正极与源极铜接口连接。
本实施例的开关器件的具体工作原理与上述的开关器件的第二电路实施例中的描述相同或相似，具体请参见上述开关器件的第二电路实施例中的相关描述。
在第一实施例的基础上，本实施例的导通速度可控的开关器件通过在低压增强型场效应管的源极和高压场效应管的栅极之间设置有速度控制单元，该速度控制单元的可调二极管可调整开关器件的关断速度，相对第一实施例，调整方式更加简单。
请参照图11，图11为本发明的导通速度可控的开关器件的双管实施例的电路示意图之三。
本实施例的开关器件80包括低压增强型场效应管81、高压场效应管82以及速度控制单元83。低压增强型场效应管81的栅极811接收驱动器的电压信号，低压增强型场效应管81的漏极812与高压场效应管82的源极823连接，高压场效应管82的漏极822作为开关器件80的漏极端802，低压增强型场效应管81的源极813作为开关器件80的源极端803，低压增强型场效应管81的栅极811作为开关器件80的栅极端801。
在第一实施例的基础上，本实施例的开关器件80的速度控制单元的内部固定结构包括第一固定电阻R81和第二固定电阻R82，第一固定电阻R81的第一端与高压场效应管82的栅极821连接，第一固定电阻R81的第二端与第二固定电阻R82的第一端连接，第二固定电阻R82的第二端与低压增强型场效应管81的源极813连接。
外部可调结构包括可调二极管D83与可调电阻R84，可调二极管D83的正极与第一固定电阻R81的第二端连接，可调二极管D83的负极与低压增强型场效应管81的源极813连接，可调电阻R84的第一端与第一固定电阻R81的第二端连接，可调电阻R84的第二端与低压增强型场效应管81的源极813连接。其中第一固定电阻R81和第二固定电阻R82设置在开关器件80的内部且不能进行调整，可调二极管D83与可调电阻R84设置在开关器件80外部，用户可根据需要对其进行调整，即可通过调整可调二极管D83是否接进电路来控制开关器件80的关断速度，通过调整可调电阻R84的阻值来控制开关器件80的导通速度。
本实施例的开关器件80使用时，如用户需要关断该开关器件80时，开关器件80的栅极端801接收到断开的低电平驱动信号，此时低压增强型场效应管81断开，高压场效应管82的栅极821会向开关器件80的源极端803（或低压增强型场效应管81的源极813）释放正电荷，由于第二固定电阻R82、可调电阻R84与可调二极管D83并联，可调二极管D83的通路相当于短路，高压场效应管82的栅极821的电荷通过第一固定电阻R81和可调二极管D83释放，如用户想要降低开关器件80的关断速度，用户可以将可调二极管D83拆除，这样可将第二固定电阻R82和可调电阻R84的并联电阻和第一固定电阻R81串联，这样可有效的增加开关器件80的源极端803与高压场效应管82的栅极821之间通路的通路阻值，降低开关器件80的关断速度。
如用户需要导通该开关器件80时，开关器件80的栅极端801接收到导通的高电平驱动信号，此时低压增强型场效应管81进行导通操作，高压场效应管82的栅极821会接收开关器件80的源极端803（或低压增强型场效应管81的源极813）释放的正电荷，由于第二固定电阻R82、可调电阻R84与可调二极管D83并联，但是可调二极管D83的通路相当于断路，因此开关器件80的源极端803通过第二固定电阻R82和可调电阻R84的并联电阻和第一固定电阻R81给高压场效应管82的栅极821供电，如用户需要降低开关器件80的导通速度，可将可调电阻R84的阻值提高，可调电阻R84越大，开关器件80的导通速度越小，用户可通过提高可调电阻R84的阻值避免开关器件80的导通速度过大导致的EMI干扰和较高的电压应力。
本实施例中开关器件80的关断速度和导通速度可分开进行调整，可通过是否接入可调二极管D83对开关器件80的关断速度进行调整，对可调电阻R84的阻值调整对开关器件80的导通速度进行调整。
本实施例的导通速度可控的开关器件的第三实施例的器件结构图与上述第一实施例的器件结构图基本相同。仅有内部固定结构和外部可调结构中的器件有所不同。
在第一实施例的基础上，本实施例的内部固定结构包括第一固定电阻和第二固定电阻，第一固定电阻的第一端与高压场效应管的栅极连接，第一固定电阻的第二端分别与第二固定电阻的第一端和调整铜接口连接，第二固定电阻的第二端与主体框架连接；外部可调结构包括可调二极管与可调电阻，可调二极管的正极与调整铜接口连接，可调二极管的负极与源极铜接口连接，可调电阻的第一端与调整铜接口连接，可调电阻的第二端与主体框架连接。
在第一实施例的基础上，本实施例的导通速度可控的开关器件通过在低压增强型场效应管的源极和高压场效应管的栅极之间设置有速度控制单元，该速度控制单元的可调二极管可调整开关器件的关断速度，该速度控制单元的可调电阻可调整开关器件的导通速度，实现了对开关器件的导通速度和关断速度的调整，避免由于导通速度和关断速度较快带来的EMI干扰和较高的电压应力。
请参照图12a和12b，图12a为本发明的导通速度可控的开关器件的电压应力示意图，图12b为本发明的导通速度可控的开关器件的栅极电压畸变示意图。
由图可见，使用本方案的双管的共源共栅级联增强型开关器件结构，次级电压由103V降到了87V左右，电压尖峰由20V降到了5V左右，本方案实现了开关器件的慢速导通，有效改善了EMI和二次侧器件的电压应力。同时用户还可根据需要对开关器件的关断速度进行优化，在保证EMI和电压应力时也可适当的提高开关器件的关断速度。且由于本方案的速度控制单元没有设置在开关器件的栅极，因此在调整开关器件的导通速度时，开关器件的栅极电压Vg并不会发生畸变，具体如图12b所示。
本发明的导通速度可控的开关器件通过在低压增强型场效应管的源极和高压场效应管的栅极、或高压场效应管的源极与速控极之间设置有速度控制单元，该速度控制单元的外部可调结构可调整开关器件的导通速度和关断速度，实现了对开关器件的导通速度和关断速度的调整，避免由于导通速度和关断速度较快带来的EMI干扰和较高的电压应力；有效解决了现有技术中的开关器件的EMI以及二次侧器件的电压应力较大的技术问题。
同时本发明的开关器件的速度控制单元设置在开关器件内部，并没有设置在开关器件的栅极一侧，因此调整开关器件的导通速度和关断速度时，开关器件的栅极电压并不会发生畸变；有效解决了开关器件在调整导通速度和关断速度时，开关器件的栅极电压容易发生畸变的技术问题。
尽管通过以上实施例对本发明进行了揭示，但本发明的保护范围并不局限于此，在不偏离本发明构思的条件下，对以上各组分所做的若干推演、替换等均将落入本发明的权利要求范围内。
Claims (10)
1.一种导通速度可控的开关器件，其特征在于，包括：
高压场效应管，所述高压场效应管的栅极作为开关器件的栅极端，用于接收驱动器的电压信号；所述高压场效应管的源极作为开关器件的源极端，所述高压场效应管的漏极作为开关器件的漏极端，所述高压场效应管在栅极和漏极之间的沟道上设置有速控极，所述速控极与所述高压场效应管的沟道形成一场板结构；所述速控极通过速度控制单元与高压场效应管的源极连接；
所述速度控制单元，包括内部固定结构以及与所述内部固定结构连接的外部可调结构；其中所述内部固定结构为固定电阻和/或固定二极管，所述外部可调结构为可调电阻和/或可调二极管；
其中可通过调整所述外部可调结构来控制所述开关器件的导通速度和/或关断速度。
2.根据权利要求1所述的导通速度可控的开关器件，其特征在于，所述内部固定结构包括固定电阻以及固定二极管，所述固定电阻的第一端与所述高压场效应管的速控极连接，所述固定电阻的第二端与所述固定二极管的正极连接，所述固定二极管的负极与所述高压场效应管的源极连接；
所述外部可调结构包括可调电阻，所述可调电阻第一端与所述固定二极管的正极连接，所述可调电阻的第二端与所述二极管的负极连接；
其中通过调整所述可调电阻的阻值来控制所述开关器件的导通速度。
3.根据权利要求1所述的导通速度可控的开关器件，其特征在于，
所述内部固定结构包括第一固定电阻和第二固定电阻，所述第一固定电阻的第一端与所述高压场效应管的速控极连接，所述第一固定电阻的第二端与所述第二固定电阻的第一端连接，所述第二固定电阻的第二端与所述高压场效应管的源极连接；
所述外部可调结构包括可调二极管，所述可调二极管的正极与所述第一固定电阻的第二端连接，所述可调二极管的负极与所述高压场效应管的源极连接；
其中通过调整所述可调二极管是否接进电路来控制所述开关器件的关断速度。
4.根据权利要求1所述的导通速度可控的开关器件，其特征在于，
所述内部固定结构包括第一固定电阻和第二固定电阻，所述第一固定电阻的第一端与所述高压场效应管的速控极连接，所述第一固定电阻的第二端与所述第二固定电阻的第一端连接，所述第二固定电阻的第二端与所述高压场效应管的源极连接；
所述外部可调结构包括可调二极管与可调电阻，所述可调二极管的正极与所述第一固定电阻的第二端连接，所述可调二极管的负极与所述高压场效应管的源极连接，所述可调电阻的第一端与所述第一固定电阻的第二端连接，所述可调电阻的第二端与所述高压场效应管的源极连接；
其中通过调整所述可调二极管是否接进电路来控制所述开关器件的关断速度，通过调整所述可调电阻的阻值来控制所述开关器件的导通速度。
5.一种导通速度可控的开关器件，其特征在于，包括：
低压增强型场效应管，所述低压增强型场效应管的栅极作为开关器件的栅极端，用于接收驱动器的电压信号；所述低压增强型场效应管的漏极与高压场效应管的源极连接，所述低压增强型场效应管的源极作为开关器件的源极端，且所述低压增强型场效应管的源极通过速度控制单元与所述高压场效应管的栅极连接；
所述高压场效应管，所述高压场效应管的漏极作为开关器件的漏极端；
所述速度控制单元，包括内部固定结构以及与所述内部固定结构连接的外部可调结构；其中所述内部固定结构为固定电阻和/或固定二极管，所述外部可调结构为可调电阻和/或可调二极管；
其中可通过调整所述外部可调结构来控制所述开关器件的导通速度和/或关断速度。
6.根据权利要求5所述导通速度可控的开关器件，其特征在于，
所述内部固定结构包括固定电阻以及固定二极管，所述固定电阻的第一端与所述高压场效应管的栅极连接，所述固定电阻的第二端与所述固定二极管的正极连接，所述固定二极管的负极与所述低压增强型场效应管的源极连接；
所述外部可调结构包括可调电阻，所述可调电阻第一端与所述固定二极管的正极连接，所述可调电阻的第二端与所述二极管的负极连接；
其中通过调整所述可调电阻的阻值来控制所述开关器件的导通速度。
7.根据权利要求5所述导通速度可控的开关器件，其特征在于，
所述内部固定结构包括第一固定电阻和第二固定电阻，所述第一固定电阻的第一端与所述高压场效应管的栅极连接，所述第一固定电阻的第二端与所述第二固定电阻的第一端连接，所述第二固定电阻的第二端与所述低压增强型场效应管的源极连接；
所述外部可调结构包括可调二极管，所述可调二极管的正极与所述第一固定电阻的第二端连接，所述可调二极管的负极与所述低压增强型场效应管的源极连接；
其中通过调整所述可调二极管是否接进电路来控制所述开关器件的关断速度。
8.根据权利要求5所述导通速度可控的开关器件，其特征在于，
所述内部固定结构包括第一固定电阻和第二固定电阻，所述第一固定电阻的第一端与所述高压场效应管的栅极连接，所述第一固定电阻的第二端与所述第二固定电阻的第一端连接，所述第二固定电阻的第二端与所述低压增强型场效应管的源极连接；
所述外部可调结构包括可调二极管与可调电阻，所述可调二极管的正极与所述第一固定电阻的第二端连接，所述可调二极管的负极与所述低压增强型场效应管的源极连接，所述可调电阻的第一端与所述第一固定电阻的第二端连接，所述可调电阻的第二端与所述低压增强型场效应管的源极连接；
其中通过调整所述可调二极管是否接进电路来控制所述开关器件的关断速度，通过调整所述可调电阻的阻值来控制所述开关器件的导通速度。
9.一种导通速度可控的开关器件，其特征在于，包括：
漏极铜接口，用于作为所述开关器件的漏极端；
栅极铜接口，用于作为所述开关器件的栅极端；
源极铜接口，用于作为所述开关器件的源极端；
调整铜接口，用于在所述开关器件的外部设置外部可调结构，所述外部可调结构分别与所述调整铜接口和源极铜接口连接；所述外部可调结构为可调电阻和/或可调二极管；以及
主体结构，其包括主体框架，所述主体框架设置有高压场效应管区域，低压增强型场效应管区域以及内部固定结构区域，所述高压场效应管区域上设置有高压场效应管，所述低压增强型场效应管区域从下到上依次设置有绝缘陶瓷垫片以及低压增强型场效应管，所述内部固定结构区域上设置有内部固定结构；其中所述内部固定结构为固定电阻和/或固定二极管；
其中所述高压场效应管的漏极通过铜线与所述漏极铜接口连接，所述高压场效应管的源极通过铜线与所述低压增强型场效应管的漏极连接，所述高压场效应管的栅极通过铜线与所述内部固定结构连接，所述高压场效应管与所述主体框架之间绝缘；
所述低压增强型场效应管的源极通过铜线与主体框架连接，所述主体框架与所述源极铜接口连接；所述低压增强型场效应管的栅极通过铜线与所述栅极铜接口；
所述内部固定结构通过铜线与所述调整铜接口连接，且所述内部固定结构与所述主体框架连接；
其中所述低压增强型场效应管的源极和栅极设置在所述低压增强型场效应管的顶部，所述低压增强型场效应管的漏极设置在所述低压增强型场效应管的底部，所述低压增强型场效应管的漏极与设置在所述绝缘陶瓷垫片顶部上的覆铜连接，所述高压场效应管的源极通过铜线与所述覆铜连接。
10.根据权利要求9所述的导通速度可控的开关器件，其特征在于，
所述内部固定结构包括固定电阻以及固定二极管，所述固定电阻的第一端与所述高压场效应管的栅极连接，所述固定电阻的第二端分别与所述固定二极管的正极和所述调整铜接口连接，所述固定二极管的负极与所述主体框架连接；所述外部可调结构包括可调电阻，所述可调电阻第一端与所述调整铜接口连接，所述可调电阻的第二端与所述源极铜接口连接；或
所述内部固定结构包括第一固定电阻和第二固定电阻，所述第一固定电阻的第一端与所述高压场效应管的栅极连接，所述第一固定电阻的第二端分别与所述第二固定电阻的第一端和所述调整铜接口连接，所述第二固定电阻的第二端与所述主体框架连接；所述外部可调结构包括可调二极管，所述可调二极管的负极与所述调整铜接口连接，所述可调二极管的正极与所述源极铜接口连接；或
所述内部固定结构包括第一固定电阻和第二固定电阻，所述第一固定电阻的第一端与所述高压场效应管的栅极连接，所述第一固定电阻的第二端分别与所述第二固定电阻的第一端和所述调整铜接口连接，所述第二固定电阻的第二端与所述主体框架连接；所述外部可调结构包括可调二极管与可调电阻，所述可调二极管的正极与所述调整铜接口连接，所述可调二极管的负极与所述源极铜接口连接，所述可调电阻的第一端与所述调整铜接口连接，所述可调电阻的第二端与所述主体框架连接。
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