KR20000077143A - 전압-클램프된 게이트를 가진 파워 ｍｏｓｆｅｔ - Google Patents

전압-클램프된 게이트를 가진 파워 ｍｏｓｆｅｔ Download PDF

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Abstract

본 발명은 전압-클램프된 게이트를 가진 파워 MOSFET에 관한 것으로, 상기 MOSFET은 그 게이트 및 소스와 연결된 하나 이상의 다이오드를 포함하는 전압 클램프를 포함하고, 상기 전압 클램프는 소정 전압에서 파괴되도록 설계되어 게이트 산화층을 과잉 소스-게이트 전압의 결과로 인한 손상으로부터 보호하며, 전압 클램프는 대개 상기 MOSFET의 소스와 게이트 단자 사이에 연결된 하나 이상의 병렬 분기부를 포함하고, 각각의 분기부는 적어도 하나의 다이오드, 및 다수의 경우에 원하는 클램프 전압에 따라 게이트-소스 전압이 선택된 레벨에 도달하는 경우 순방향으로 파괴 또는 도전되도록 연결되는 일련의 다이오드를 포함하며, 낮은 클램프 전압을 얻기 위해 다이오드(들)은 대개 순방향으로 도전하도록 연결되고 높은 클램프 전압을 얻기 위해 다이오드(들)은 애벌란시 항복이 되도록 연결되며, 다수의 경우 주어진 분기부는 원하는 클램프 전압을 얻기 위해 다른 방향으로 연결된 다이오드들(예를 들어 애노드-애노드 연결된 다이오드쌍)을 포함하고, 하나 이상의 분기부가 사용되는 경우, 한 분기부내 다이오드는 다른 분기부내 다이오드보다 작은 클램프 전압을 제공하며, 그들 다이오드를 통한 전류의 양을 제한하기 위해 낮은 클램프 전압을 제공하여 전류가 강제로 그들을 통하게 되는 상황에서 그들이 타는 것을 방지하는 다이오드와 직렬로 저항이 연결되고, 특정한 분기부내 다이오드는 한 방향에서 게이트 산화층이 게이트 전압 스윙되는 것을 방지할 수도 있는 반면, 다른 분기부내 다이오드는 다른 방향에서 게이트 산화층이 전압 스윙되는 것을 방지할 수도 있으며, 일부 실시예에서, 저항기와 다이오드의 병렬 결합부는 MOSFET의 게이트와 게이트 단자 사이의 경로에서 연결되고, 상기 다이오드는 역방향 바이어스되어, 게이트가 MOSFET을 온시키도록 구동되는 경우 전류가 저항기를 통하도록 하며 게이트가 MOSFET을 오프시키도록 구동되는 경우 저항기 주위의 전류를 분류하고, 이러한 구성은 차별된 온, 오프 특성을 제공하며, 비교적 느린 온시간은 MOSFET이 온될 때 유도회로에서 발생할 수 있는 전압 오버슈트 및 링잉을 방지하는 것을 특징으로 한다.

Description

전압-클램프된 게이트를 가진 파워 ＭＯＳＦＥＴ{POWER MOSFET HAVING VOLTAGE-CLAMPED GATE}
본 출원은 1997년 12월 31일 출원된 미국특허출원 제09/001,768호의 연속출원이고, 상기 출원은 본 명세서에서 참조에 의해 완전히 구체화되어 있다.
파워 MOSFETs은 일반적으로 휴대용 컴퓨터와 같은 도구에 대한 전력의 흐름을 제어하기 위한 스위치로서 사용된다. 도 1a는 게이트(G')와 연결된 버퍼 증폭기(12)를 이용하여 종래 방법으로 구성된 드레인(D'), 소스(S'), 및 게이트(G')를 가진 파워 MOSFET(10)의 개략도를 나타내고 있다. MOSFET(10)은 또한 MOSFET(10)내 기생 바이폴러 트랜지스터가 온되는 것을 방지하도록 그 소스(G')와 단락되는 바디(B)를 가진다. 또한 도 1a에 도시된 바와 같이, 드레인(D')과 연결된 그 캐소드 및 MOSFET(10)의 소스/바디와 연결된 그 애노드를 가진 기생 다이오드(11)가 있다. MOSFET(10)이 N-채널 MOSFET이기 때문에, 완충 증폭기(12)는 MOSFET(10)을 온시키거나 또는 게이트(G')에 접지하기 위해 양의 게이트 구동전압(VCC)을 제공한다. MOSFET(10)은 또한 MOSFET(10)을 온시키기 위해 필요한 전압(VCC)이 음이 되는 경우에 P-채널 MOSFET이 될 수 있다.
소스(S'), 바디(B), 및 드레인(D')은 규소와 같은 반도체 재료로 형성된다. 게이트(G')는 다결정 규소와 같은 도전재료로 형성되고, 대개 이산화규소인 절연층에 의해 반도체 재료로부터 분리된다. 정상 작동에서, 게이트 산화층을 보호하기 위해, VCC는 최대 게이트-소스 전압(VGS(max))을 초과하지 않도록 설정된다. 만일 VCC가 VGS(max)를 초과하지 않는 경우, 게이트 산화층이 파열되거나, 그렇지 않으면 손상되고, MOSFET(10)은 영구적으로 파괴될 수도 있다.
VGS(max)는 일반적으로 게이트 산화층의 두께(XOX)에 의해 결정된다. 대개, 게이트 산화층은 VGS가 약 10 내지 12 메가볼트(㎹)×센티미터로 표시된 두께(XOX)를 초과하는 경우 파열될 것이다. 상기 산화층이 더 두꺼운 경우(예를 들어, 300Å 두께), 게이트와 반도체 재료 사이의 터널링 결과로 약간의 누설전류가 있기 때문에, 이러한 인수는 실제로 더 낮아진다(예를 들어 8㎹/㎝). 터널링은 게이트 산화층을 손상시키지 않는다. 따라서, 50%의 안전계수를 허용하면, VGS는 게이트 산화층이 두꺼운 경우 정상적으로 XOX×4㎹/㎝ 이하이거나, 또는 XOX×5 또는 6㎹/㎝ 이하로 유지되어야 한다. 예를 들어, 175Å 두께의 산화층이 16V-18V에서 파열될 것이고, VGS(max)가 약 8V 또는 9V가 되는 반면, 300Å 두께의 산화층은 약 24V에서 파열될 것이고, VGS(max)는 약 12V가 된다.
만일 게이트전압(VGS)이 높은 파열전압을 초과하는 경우, 상기 장치는 즉시 파괴될 것이다. 만일 VGS가 파열전압과 VGS(max) 사이의 범위에 있는 경우, 상기 장치는 즉시 파괴되지 않을 수도 있지만, 부분적으로 손상될 수도 있다. 게이트전압이 VGS(max) 이하의 안전레벨로 복귀하는 경우라도, 이러한 잠재적 손상은 결국 게이트 산화층이 마멸되도록 할 수도 있고, 상기 장치가 후에 작동하지 않을 수도 있다. 이러한 이유로, VGS(max)와 파열전압 사이의 간격내 게이트전압에 노출된 MOSFETs은 종종 "동작가능한 부상자(walking wounded)"로 언급된다.
정전기 방전(ESD)으로 발생한 전압은 다른 상황을 나타낸다. ESD 전압이 짧은 지속기간중 자주는 아니지만 매우 높기 때문에, 그들은 저항기(Resd)와 직렬로 수천 볼트(예를 들어 도 1b에 도시된 바와 같이 2㎸이상)로 충전된 커패시터(Cesd)로서 도 1b에 도시된 바와 같이 종종 모형화된다. Resd의 크기 및 MOSFET(10)의 게이트 정전용량과 Cesd의 관련 크기에 따라서, MOSFET(10)은 만일 Cesd가 작고(즉, ESD 펄스가 일시적이고), Resd및 게이트 정전용량이 큰 경우 손상없이 ESD 펄스를 생존시킬 수도 있다. 이러한 상황에서, 게이트로의 전류의 흐름은 Resd에 의해 제한되어, ESD 펄스와 관련된 에너지가 낭비될 수 있기전에 VGS의 상승율이 위험수위에 이르는 것을 방지한다. 본질적으로, Cesd, Resd및 게이트 정전용량은 전압 분할회로를 형성한다.
반도체 재료내 디플리션 전개가 드레인과 게이트 사이의 전압의 상당 부분을 흡수하여, 게이트 산화층이 전체 드레인 전압에 노출되지 않기 때문에, ESD 펄스 또는 드레인상의 다른 고전압은 대개 문제가 되지 않는다.
도 2는 여러 상황에서 MOSFET에 인가된 VGS의 그래프를 나타낸다. 상기 장치는 5V의 정상적 게이트 구동을 위해 설계될 수 있고, 파열전압은 8V가 될 수 있다. VGS가 양 또는 음방향중 어느 쪽으로 8V를 초과하는 경우 약 12V의 과전압 상태가 발생한다. 이러한 상태는 배터리 충전기상의 링잉 전압으로부터 발생하거나, 누군가 잘못된 배터리 충전기에 플러그를 꽂는 경우에 발생할 수 있다. 이들 전압이 비교적 긴 지속기간을 가지기 때문에, 게이트 전압을 클램핑하기 위해 사용되는 임의의 다이오드를 태울 수 있다. 마지막으로, 상기 장치는 + 또는 -2000V의 ESD 펄스를 필요로 할 수 있다. ESD 펄스는 매우 짧은 지속기간을 가지지만, 그래서 다이오드 클램핑이 그들을 생존시킬 수도 있다.
도 3a-3b는 각각 MOSFETs(32,34)의 게이트를 보호하기 위해 전압 클램프(31,33)를 포함하는 리튬 이온 배터리 팩(30)의 회로도이다. MOSFETs(32,34)은 리튬 이온 배터리(35)로부터의 전류를 스위치하고, 드레인-드레인 구성에서 직렬로 연결된다. MOSFETs(32,34)의 게이트전압은 제어 IC(36)에 의해 제어된다. 전압 클램프(31,33)는 한쌍의 배면결합 다이오드로 구성된 것으로 도시된다. 도 3a는 배터리팩(30)의 단자에 인가된 12,000V의 ESD 펄스를 나타내고 있다. 만일 상기 장치가 ESD 펄스가 발생할 때에 있는 경우, 12,000V 펄스가 배터리팩(30)내 상기 장치들 사이에서 일부 방법으로 분포되고, 일부는 MOSFETs(32,34)의 게이트단자 및 소스단자 사이에서 나타날 것이다.
그러나 만일 12V의 DC 과전압이 인가되는 경우, 도 3b에 도시된 바와 같이 제어 IC(36)는 전체 12V를 생존시키고 MOSFETs(32,34)의 게이트를 향하여 전체 12V를 통과시킬 수도 있다. 예를 들어, 전압 클램프(31,33)가 MOSFETs(32,34)의 정해진 작동전압인 8V에서 파괴되도록 설계된다고 가정하면, 전압 클램프(31,33)내 상기 다이오드는 너무 많은 전류를 도전하려할 것이다.
상기한 미국특허출원 제09/001,768호는 게이트 산화층을 보호하기 위해 전압 클램프로서 사용될 수 있는 다수의 다이오드 구성을 설명한다.
상기한 바와 같은 종래 구성의 문제점을 해소하기 위해, 차별된 온, 오프특성을 제공하여 MOSFET이 온될 때 유도회로에서 발생할 수 있는 전압 오버슈트 및 링잉을 방지하는 것을 목적으로 한다.
도 1a는 종래의 파워 MOSFET의 개략도,
도 1b는 상기 MOSFET의 게이트에 대한 정전기 방전펄스의 인가를 설명하는 등가회로도,
도 2는 정상적 작동상태인 경우, 과전압 상태인 경우, 및 정전기 방전된 경우의 MOSFET의 게이트전압을 설명하는 그래프,
도 3a는 한 쌍의 MOSFETs 및 상기 MOSFETs의 게이트를 보호하기 위해서 전압 클램프를 포함하는 스위치 및 리튬 이온 배터리를 포함하는, 정전기 방전 펄스를 받는 배터리팩의 회로도,
도 3b는 리튬 이온 배터리를 충전하기 위해 사용되는 부적당한 배터리 충전기를 가진 도 3a와 유사한 회로도,
도 4a는 전압 클램프가 MOSFET의 게이트단자와 소스단자 사이에 직렬로 연결된 다수의 대향한 다이오드쌍을 포함하는, 본 발명에 따른 한 실시예의 회로도,
도 4b는 MOSFET의 게이트와 게이트 패드 또는 단자 사이에 연결된 전류-제한 저항기 및 MOSFET의 게이트와 소스 패드 또는 단자사이에 직렬로 연결된 제 2 다수의 대향한 다이오드쌍을 포함하는 한 실시예의 회로도,
도 4c는 전압 클램프가 MOSFET의 게이트와 소스 단자 사이에 연결된 다이오드의 병렬 회로망을 포함하고, 그 사이의 각각의 분기부내 다이오드는 동일한 방향이지만 다른 분기부내 다이오드에 대향한 방향으로 지향된 한 실시예의 회로도,
도 4d는 MOSFET의 게이트 패드 또는 단자와 게이트 사이에 연결된 전류-제한 저항 및 게이트 패드 또는 단자와 소스 패드 또는 단자 사이에 연결된 다수의 대향한 다이오드쌍과 결합된 도 4c의 클램프의 회로도,
도 4e는 전압 클램프가 단일 다이오드와 병렬로 연결된 다수의 다이오드를 포함하는 한 실시예의 회로도,
도 5a는 도 4a의 실시예의 동작을 설명하는 전류-전압 그래프,
도 5b는 도 4b의 실시예의 동작을 설명하는 전류-전압 그래프,
도 5c는 도 4c의 실시예의 동작을 설명하는 전류-전압 그래프,
도 5d는 도 4d의 실시예의 동작을 설명하는 전류-전압 그래프,
도 6a는 도 4b의 실시예의 동작을 나타내는 실험에서 얻어진 전류-전압 그래프,
도 6b는 도 6a에 도시된 것과 바와 같은 동일 데이터이지만 더 높은 레벨의 전류에서의 데이터를 나타내는 도면,
도 7a는 P영역내 불순물 농도의 함수로서 PN 다이오드의 항복전압, 누설전류, 및 저항을 나타내는 그래프,
도 7b는 항복전압의 함수로서 PN 다이오드의 누설전류 및 저항을 나타내는 그래프,
도 8a-8d는 전압 클램프가 MOSFET의 게이트와 게이트 패드 또는 단자 사이에 병렬로 연결된 저항기 및 다이오드를 포함하는, 도 4b,4c,4e에 도시된 것과 유사한 실시예의 회로도, 및
도 9a-9c는 도 8a-8d에 도시된 실시예의 차별되는 온, 오프특성을 설명하는 타이밍 도면이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10,400 : MOSFET
402,404,416,420,800,810,820,830 : 전압 클램프
406,408,412A,412B,424 : 분기부
본 발명에 따르면, 하나 이상의 다이오드가 MOSFET의 게이트와 소스 사이에서 연결된다. 정상적인 작동상태에서, 다이오드는 비도전적이고, 개로를 나타낸다. 그러나 게이트-소스 전압이 소정 레벨을 초과하는 경우, 상기 다이오드가 파괴되고(또는 순방향으로 전류가 흐르도록 하고), 따라서 게이트에서의 전압을 원하는 최대 레벨까지 클램프한다.
본 발명에 따른 다수의 실시예가 가능하다. 예를 들어, 다수쌍의 대향한 다이오드(즉, 애노드-애노드 또는 캐소드-캐소드 연결된 다이오드)는 양 및 음전압 스파이크에 대해 게이트 산화층을 보호하기 위해 게이트와 소스사이에서 직렬로 연결될 수도 있다. 절연파괴상태의 상황에서 다이오드쌍을 통한 전류 흐름을 제한하기 위해서 파워 MOSFET의 게이트 패드 단자와 MOSFET 셀의 게이트 사이에 저항이 연결될 수도 있다. 제 1 그룹의 다이오드쌍을 보호하기 위해서 게이트와 소스 패드 사이에 추가적인 대향 다이오드쌍이 제 2 전압 클램프로서 연결될 수 있다.
대신, 동일한 방향(즉, 애노드-캐소드)으로 지향된 다수의 다이오드 및 다른 분기부에서 상기 다이오드에 대향한 방향으로 지향된 각각의 분기부내 다이오드를 포함하는 병렬 회로망의 각각의 분기부를 이용하여, 병렬 다이오드 회로망은 게이트와 소스 사이에 연결된 대향 다이오드쌍을 대신할 수 있다. 이들 실시예는 특히 박막 게이트 산화층을 이용할 때 유용한데, 이는 VGS가 다이오드에 걸친 순방향 전압강하의 합과 동일한 전압에서 클램프되기 때문이고, 각각의 순방향 전압강하는 대개 0.6V-0.8V의 범위에 있게 된다. 이러한 구성은 상기한 바와 같이 소스와 게이트 패드 사이에 연결된 다수의 대향 다이오드쌍 및 저항기와 함께 사용될 수 있다. 만일 게이트 전압이 소스전압에 대해 단 하나의 방향(양 또는 음)으로 정상적으로 진전되는 경우, 병렬 회로망의 하나의 분기부는 단 하나의 다이오드만 그 안에 가질 수 있어서, 게이트가 비작동방향에서의 단일 순방향 다이오드 강하에서 클램프되도록 한다.
또다른 그룹의 실시예에서, 병렬로 연결된 다이오드 및 저항기를 포함하는 회로망은 MOSFET의 게이트와 게이트 패드 또는 단자 사이의 경로에서의 상기한 전류 제한 저항과 직렬로 연결된다. N-채널 MOSFET에서, 이러한 다이오드는 MOSFET의 게이트와 면하는 그 애노드 및 게이트 패드 또는 단자와 면하는 그 캐소드와 연결된다. 이러한 구성은 MOSFET이 온되는 것보다 더 신속하게 오프되도록 하는데, 이는 게이트가 MOSFET을 오프하기 위해 저구동되는 경우, 상기 다이오드가 순방향 바이어스되고, 병렬로 연결된 저항기를 사실상 우회하는 전류를 도전하기 때문이다. P-채널 MOSFET에서, 다이오드는 게이트 패드 또는 단자와 면하는 그 애노드 및 MOSFET의 게이트와 면하는 그 캐소드와 연결된다. MOSFET의 오프시간과 비교할 때 비교적 느린 온시간을 가지면, 회로내에 인덕턴스가 있는 경우 발생할 수 있는 오버슈트 상태 및 링잉을 피할 수 있으므로 유리하다.
본 발명의 이론은 첨부한 도면을 참조하여 이해될 것이고, 유사한 구성요소는 동일한 참조번호로 식별된다.
도 4a는 전압 클램프(402)에 의해 보호된 게이트(G')를 가진 MOSFET(10)의 회로도이다. 상기 장치의 내부 영역으로부터 구별되는 바와 같이, MOSFET(400)의 소스, 드레인 및 게이트 단자 또는 패드는 각각 "S, D, G"로 지정된다. 전압 클램프(402)는 n쌍의 대향된 다이오드의 직렬 스택을 포함한다, 즉 다이오드쌍은 애노드-애노드 연결되지만, 그들은 또한 캐소드-캐소드 연결될 수 있다. 대향한 다이오드쌍은 MOSFET(10)의 게이트(G')와 소스(S') 사이에 연결된다. 각각의 다이오드의 역항복전압이 대개 4.5V-7.7V 범위에 있고, PN 다이오드에 걸친 순방향 전압 강하가 0.6V-0.7V의 범위에 있기 때문에, 각각의 대향한 다이오드쌍은 약 5V-8V, 대개 6.5V 또는 7.0V로부터의 전압에서 파괴될 것이다. 예를 들어, 전압 클램프(402)가 각각이 6.5V의 항복 전압을 가진 2개의 다이오드쌍을 포함한다고 가정하면, 게이트(G')는 약 13V에서 클램프된다. 클램프 전압은 직렬연결된 다이오드쌍의 수 및 각각의 다이오드의 항복 특성 또한 조정함으로써 가변된다.
전압 클램프(402)의 작동이 도 5a에 설명되어있고, 수평축은 게이트 산화층 두께 ㎹/㎝의 게이트(G)와 소스(S) 사이의 전계(EGS)이고, 수직축은 전압 클램프를 통한 전류(IG)이다. 수직 실선은 상기한 바와 같이 안전 작동, 잠재적 손상, 및 순시 파괴 영역들 사이의 분할선을 나타낸다. 괄호안 숫자들은 175Å 두께 게이트 산화층에 대한 일반적인 전압을 표시한다. 이 실시예에서, 전압 클램프(402)내 다이오드쌍은 ±8V에서 파괴되도록 설계되고, 이 전압은 잠재적 손상이 발생되기 시작하는 전압이다. MOSFET은 EGS가 약 ±17V에 도달하는 경우 파괴된다.
일단 전압 클램프(402)가 파괴되면, 전류는 대향한 다이오드쌍을 통해 흐른다. 만일 전류가 충분히 크고, 충분히 길게 유지된다면, 다이오드는 타버릴 수 있다. 또한, 항복전압은 가능한한 원하는 레벨(이러한 경우 8V)에 가깝게 설정되어야 한다. 만일 항복전압이 상기 레벨보다 매우 낮은 경우, 전압 클램프는 더 우수한 보호를 제공할 것이지만, 게이트 전압의 동작범위는 제한되어야 할 것이다; 만일 항복전압이 원하는 레벨보다 매우 큰 경우, 게이트 산화층은 잠재적 손상을 입을 수도 있다. 이들 문제는 도 4b에 도시된 전압 클램프(404)를 이용하여 감소된다. 전압 클램프(404)는 단일 다이오드쌍으로 표시된, 게이트(G')와 소스(S') 사이에서 직렬로 연결된 m 대향 다이오드쌍을 포함하는 내부 분기부(406); 및 게이트 패드(G)와 소스 패드(S) 사이에 연결된 n 대향 다이오드쌍을 포함하는 외부 분기부(408)을 포함한다. 전류-제한 저항(R)은 게이트 패드(G)와 게이트(G') 사이에서 연결된다.
전압 클램프(404)의 동작이 도 5b에 도시되어 있다. 전압 클램프(402)에서와 같이, 분기부(406)내 다이오드쌍들은 4-5㎹/㎝에서 파괴되고, 이러한 경우에는 약 7V가 된다. 그러나 이것이 발생한 후, 저항(R)은 상기 다이오드쌍을 통한 전류를 제한하고, 그들이 타는 것을 방지한다. 상기 전류가 약 1/R의 속도로 증가하는 반면, 게이트전압은 여전히 7V에서 클램프된다. 저항(R) 및 다이오드쌍은 본래 게이트 패드(G)와 소스 패드(S) 사이의 전압 분할회로로서 작용한다. 이러한 상황은 순시 손상이 정상적으로 발생하는 영역에서 지속될 수도 있다. 게이트와 소스 패드 사이의 전압이 외부 분기부(408)내 다이오드쌍의 항복전압을 초과하는 경우에만 전류가 극적으로 증가하기 시작한다. 그래도, 외부 분기부(408)내 다이오드가 탈 수도 있지만, 게이트 산화층은 보호된다.
도 6a-6b는 도 5b를 확실하게 하는 측정된 데이터를 나타낸다. 전류-제한 저항은 1.8㏀에서 설정되었다. 표시한 바와 같이, 외부 다이오드가 약 14V에서 파괴될 때까지 선형으로 전류가 증가한 후, 내부 다이오드는 약 7V에서 파괴되었다. 그러한 시점에서, 게이트와 소스 패드 사이의 복합 전류가 좀더 신속하게 증가하기 시작했다.
대향 다이오드쌍을 이용하면, 약 5V 이하의 항복전압을 얻기가 어렵고, 이것은 극박막 게이트 산화층에 대해 너무 높을 수도 있다. 도 4c에 도시된 전압 클램프(410)는 다이오드의 병렬 회로망을 포함하고, 2개 분기부(412A,412B) 각각의 다이오드는 동일한 방향으로 지향되지만, 분기부(412A)내 다이오드는 분기부(412B)내 다이오드에 대향하여 지향된다. 따라서, 클램프 전압은 각각의 분기부내 다이오드에 걸쳐서 순방향 전압 강하의 합이 된다. 도 5c에 도시된 바와 같이, 각각의 분기부에 z 다이오드가 있고, 각각의 다이오드가 순방향 항복전압(Vf)을 가진 것으로 가정하면, 게이트는 z·Vf에서 클램프된다. 만일 각각의 다이오드에 걸친 순방향 강하가 1.2V인 경우, 예를 들어 4개 다이오드는 박막 게이트 산화층에 대해 4㎹/㎝와 동일할 수 있는 약 5V의 전체 클램프 전압을 제공한다. 병렬 구성때문에, 상기 클램프는 게이트와 소스 사이의 전압이 양 또는 음이 되는지 여부에 상관없이 동일한 방법으로 작동한다(Ⅰ사분면 또는 Ⅲ사분면 동작).
도 4d에 도시된 전압 클램프(416)는 도 4b에 도시된 바와 같이, 외부 분기부(408)과 도 4c에 도시된 종류의 병렬 다이오드 회로망을 결합한다. 도 5d에 도시된 바와 같이, 전류는 전압이 외부 분기부(416)내 대향 다이오드쌍이 파괴되는 전압에 도달할 때까지 병렬 다이오드 회로망이 z·Vf에서 파괴된 후 1/R의 속도로 증가한다. 외부 분기부(416)에 단일쌍의 대향 다이오드가 있다고 가정하면, 외부 분기부의 항복전압은 5.5V 정도로 낮아질 수 있지만, 추가 다이오드쌍을 이용하여 더 높아질 수 있다.
일부 경우, 작동 게이트전압은 항상 소스전압에 대해 양 또는 음 어느 한쪽이 된다. 그 상황에서, 도 4e에 도시된 종류의 전압 클램프가 사용될 수 있다. 전압 클램프(420)는 한 방향으로 지향된 4개 다이오드와 다른 방향으로 지향된 단일 다이오드의 병렬 결합을 포함한다. 분기부(424)내 단일 다이오드는 게이트 전압이 소스전압 이하로 단일 순방향 전압 강하되는 경우 게이트를 클램프할 것이다. 따라서, 전압 클램프(420)는 게이트 전압이 정상적으로 소스전압 이하로 절대 떨어지지 않는 경우에 특히 유용하다.
따라서, 폭넓은 측면에서, 본 발명에 따른 전압 클램프는 MOSFET의 소스와 게이트 단자 사이에 연결된 하나 이상의 병렬 분기부를 포함한다. 각각의 분기부는 적어도 하나의 다이오드를 포함하고, 많은 경우에 일련의 다이오드는 게이트-소스 전압이 선택된 레벨에 도달하는 경우 순방향으로 파괴 또는 도전되도록 원하는 클램프 전압에 따라 연결된다. 낮은 클램프 전압을 얻기 위해, 다이오드(들)는 순방향으로 도전되도록 대개 연결되고, 높은 클램프 전압을 얻기 위해 다이오드(들)는 애벌란시 항복되도록 연결된다. 다수의 경우, 주어진 분기부는 원하는 클램프 전압을 얻기 위해 다른 방향으로 연결된 다이오드들(예를 들어, 애노드-애노드 연결된 다이오드쌍)을 포함한다. 만일 하나 이상의 분기부가 사용되는 경우, 하나의 분기부내 다이오드는 다른 분기부내 다이오드보다 작은 클램프 전압을 제공한다. 저항은 상기 다이오드와 직렬로 연결될 수 있고, 상기 다이오드는 그 다이오드를 통한 전류의 양을 제한하기 위해 더 낮은 클램프 전압을 제공하여, 전류가 그들을 통하도록 강제되는 상황에서 타버리는 것을 방지한다. 특정한 분기부내 다이오드가 한 방향에서 게이트 산화층이 게이트 전압 스윙(swing)되는 것을 방지할 수도 있는 반면, 다른 분기부내 다이오드는 게이트 산화층이 다른 방향에서 전압 스윙되는 것을 방지할 수도 있다.
일반적으로, 상기한 전압 클램프에서 사용된 다이오드는 그들이 파괴되는 경우 가장 낮은 가능 저항을 제공하기 위해 가능한 고농도로 도핑되어야 한다. 그러나, 다이오드내 도핑이 너무 높은 경우, 그들이 역방향 바이어스될 때 매우 누설되는 경향이 있는데, 이는 그들이 많은 결함을 가지기 때문이다. 누설 전류는 다이오드가 뜨거운 경우 특히 높다.
도 7a-7b는 이들 변수들간의 관계를 설명하는 그래프이다. 도 7a에서, 수평축은 P영역의 도핑 농도가 된다. BV로 분류된 곡선은 상기 다이오드의 항복전압을 나타내고, 크기는 좌축에 있다. "Ileakage"로 분류된 곡선은 누설 전류를 나타내고, "Ppoly 시트 ρ"로 분류된 곡선은 시트 저항을 나타내며, 양쪽 변수에 대한 크기는 우측 경계에 있다. 원하는대로, 항복전압 및 시트 저항은 도핑 농도의 증가에 따라 감소하는 반면, 누설 전류는 증가한다. 도 7b의 그래프는 항복전압의 함수로써 시트저항(우축) 및 누설전류(좌축)를 나타내고 있다.
도 8에 도시된 전압 클램프(800)는 큰 저항기(RL) 및 작은 저항기(RS)가 게이트 패드(G)와 게이트(G') 사이에 직렬로 연결된 것을 제외하고, 전압 클램프(404)(도 4b)와 유사하다. 게이트 전압이 MOSFET(10)을 온시키기 위해 높아지는 경우, 다이오드(D1)는 역방향 바이어스되고, 게이트(G')로의 전체 전류는 저항기(RL) 및 저항기(RS) 모두를 통해 흘러야 한다. 그러나, 게이트 전압이 MOSFET(10)을 오프시키기 위해 다시 낮아지는 경우, 다이오드(D1)는 순방향 바이어스되고 전류는 큰 저항기(RL) 주위로 분류(分流)된다. RL의 저항은 50㏀-2㏁의 범위에 있을 수 있다; RS의 저항은 25Ω-1㏀의 범위에 있을 수 있다.
이러한 동작이 도 9a-9c에 설명되어 있고, 상기 도면들은 시간의 함수로서 게이트 패드(G)에서의 전압(VGS), 게이트(G')에서의 전압(VGS'), 소스-드레인 전압(VDS), 및 드레인 전류(ID)를 나타내고 있다. 시각(t1)에, 단계 함수(VGS)가 적용되는 경우, VGS'는 본래 큰 저항기(RL)에 의해 결정되는 속도로 상승한다. 따라서, (실선으로 표시된) 임의의 링잉 또는 오버슈트를 피하는 속도로 VDS는 VCC에서 떨어지고, ID는 0에서부터 상승한다. 지속적인 온상태에서, VDS는 I·RDS와 동일하다. 반대로, 시각(t2)에, VGS가 MOSFET(10)을 오프시키기 위해 낮아지는 경우, VGS'는 작은 저항기(RS)에 의해 결정된 속도로 떨어지고, VDS및 ID는 유사하게 가속화된 속도록 변화한다.
도 8a의 전압 클램프(800)는 도 4b의 전압 클램프(404)와 유사하게, 그 내부 분기부에 m 대향 다이오드쌍 및 그 외부 분기부에 n 대향 다이오드쌍을 포함한다. 차동 온, 오프상태를 제공하는 다른 대안적인 실시예가 도 8b-8d에 도시되어 있다. 도 8b에 도시된 전압 클램프(810)는 도 4d에 도시된 전압 클램프(416)와 유사하게, 그 내부 분기부에 병렬 다이오드 회로망 및 그 외부 분기부에 n 대향 다이오드쌍을 포함하고; 도 8c의 전압 클램프(820)는 n 대향 다이오드쌍을 포함하는 외부 분기부를 따라 도 4e에 도시된 전압 클램프(420)와 유사한 내부 분기부를 가진다.
도 8d에 도시된 전압 클램프(830)에서, 작은 저항기(RS)는 생략했고, 결과적으로 오프시간이 최소화된다. 반면, 항복상태에서, 좀더 많은 전류가 클램프 다이오드를 통해 흐를 것이다.
상기한 실시예들은 단지 설명을 위한 것이고 본 발명의 광범위한 범주를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명에 따른 다수의 추가 실시예가 있을 수 있다.
상기한 바와 같은 구성에 의해 차별된 온, 오프특성을 제공하여 MOSFET이 온될 때 유도회로에서 발생할 수 있는 전압 오버슈트 및 링잉을 방지하는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (9)

  1. 소스, 드레인, 및 게이트로 이루어지고, 상기 소스는 절연층에 의해 상기 게이트로부터 분리되는 MOSFET에 있어서,
    상기 소스와 상기 게이트 사이에 연결된 전압 클램프를 구비하고,
    상기 전압 클램프는 상기 절연층에 대한 손상을 방지하기 위해 상기 소스에서의 제 1 전압과 상기 게이트에서의 제 2 전압간의 차를 소정 클램프 전압까지 제한하며, 제 1 및 제 2 분기부를 가진 병렬 회로망을 구비하고,
    상기 제 1 분기부는 각각이 상기 소스와 상기 게이트 사이에서 동일한 방향으로 지향되는 제 1 다수의 다이오드를 구비하는 것을 특징으로 하는 전압-클램프된 게이트를 가진 파워 MOSFET.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 분기부는 각각이 상기 제 1 다수의 다이오드내 다이오드 방향에 대향하는 상기 게이트와 상기 소스 사이의 방향으로 지행되는 제 2 다수의 다이오드로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전압-클램프된 게이트를 가진 파워 MOSFET.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 분기부는 상기 제 1 다수의 다이오드내 다이오드 방향에 대향하는 상기 게이트와 상기 소스 사이의 방향으로 지향되는 단일 다이오드만을 구비하는 것을 특징으로 하는 전압-클램프된 게이트를 가진 파워 MOSFET.
  4. 소스, 드레인, 및 게이트로 이루어지고, 상기 소스는 절연층에 의해 상기 게이트로부터 분리되며, 게이트 단자는 상기 게이트와 연결되고 소스 단자는 상기 소스와 연결되는 MOSFET에 있어서,
    상기 소스와 상기 게이트 사이에 연결된 전압 클램프를 구비하고,
    상기 전압 클램프는 상기 절연층에 대한 손상을 방지하기 위해 상기 소스에서의 제 1 전압과 상기 게이트에서의 제 2 전압간의 차를 소정 클램프 전압까지 제한하며, 상기 소스와 상기 게이트 사이에 연결된 적어도 하나의 다이오드 및 저항기 및 제 2 다이오드를 구비한 병렬 결합부를 구비하고,
    상기 병렬 결합부는 상기 게이트와 상기 게이트 단자 사이에 연결되는 것을 특징으로 하는 전압-클램프된 게이트를 가진 파워 MOSFET.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 소스, 상기 드레인, 상기 게이트, 및 상기 전압 클램프는 단일 IC 다이로 형성되는 것을 특징으로 하는 전압-클램프된 게이트를 가진 파워 MOSFET.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 다이오드는 P-형 불순물로 도핑된 영역과 N-형 불순물로 도핑된 영역 사이의 접합부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전압-클램프된 게이트를 가진 파워 MOSFET.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 게이트 단자와 상기 게이트 사이에 상기 병렬 결합부와 직렬 경로로 연결된 제 2 저항기를 구비하는 것을 특징으로 하는 전압-클램프된 게이트를 가진 파워 MOSFET.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 전압 클램프는 직렬 애노드-애노드 연결된 제 1 및 제 2 다이오드를 구비하는 것을 특징으로 하는 전압-클램프된 게이트를 가진 파워 MOSFET.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 전압 클램프는 직렬 애노드-캐소드 연결된 제 1 및 제 2 다이오드로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전압-클램프된 게이트를 가진 파워 MOSFET.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100731270B1 (ko) * 2002-12-20 2007-06-21 어드밴스드 아날로직 테크놀로지스 인코퍼레이티드 테스트 가능한 정전기 방전 보호 회로
KR100794151B1 (ko) * 2000-05-22 2008-01-14 소니 가부시끼 가이샤 전계 효과 트랜지스터의 보호 회로 및 반도체 장치
CN101582421B (zh) * 2002-12-20 2011-10-19 先进模拟科技公司 可测试静电放电保护电路
US8410746B2 (en) 2008-10-15 2013-04-02 Hyundai Motor Company Inverter circuit for vehicles

Families Citing this family (65)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3564958B2 (ja) 1997-08-07 2004-09-15 株式会社日立製作所 電子ビームを用いた検査方法及び検査装置
JP2000022456A (ja) * 1998-06-26 2000-01-21 Nec Ic Microcomput Syst Ltd 半導体集積回路
US6249410B1 (en) * 1999-08-23 2001-06-19 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company ESD protection circuit without overstress gate-driven effect
JP4846106B2 (ja) * 2001-02-16 2011-12-28 三菱電機株式会社 電界効果型半導体装置及びその製造方法
JP4641660B2 (ja) * 2001-05-18 2011-03-02 三菱電機株式会社 レベルシフト回路
US6798629B1 (en) * 2001-06-15 2004-09-28 Integrated Device Technology, Inc. Overvoltage protection circuits that utilize capacitively bootstrapped variable voltages
JP2003243512A (ja) * 2002-02-14 2003-08-29 Hitachi Ltd 静電破壊保護回路
US20030189215A1 (en) 2002-04-09 2003-10-09 Jong-Lam Lee Method of fabricating vertical structure leds
US7075763B2 (en) * 2002-10-31 2006-07-11 Micron Technology, Inc. Methods, circuits, and applications using a resistor and a Schottky diode
WO2004057743A1 (en) * 2002-12-20 2004-07-08 Koninklijke Philips Electronics N.V. Power factor controller utilizing duel-switch configuration
US6897707B2 (en) * 2003-06-11 2005-05-24 Northrop Grumman Corporation Isolated FET drive utilizing Zener diode based systems, methods and apparatus
EP1652281B1 (de) * 2003-07-28 2007-01-17 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung zum schutz von elektronik-baugruppen in einem mehrspannungs-bordnetz gegen kurzschl sse
JP2005142363A (ja) * 2003-11-06 2005-06-02 Toshiba Corp 半導体集積回路
JP2005175054A (ja) * 2003-12-09 2005-06-30 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置及びその製造方法
EP1624570A1 (en) * 2004-08-03 2006-02-08 Freescale Semiconductor Inc. (A Delaware Corp) A semiconductor switch arrangement
JP2007049012A (ja) * 2005-08-11 2007-02-22 Nec Electronics Corp 半導体装置
US7545614B2 (en) * 2005-09-30 2009-06-09 Renesas Technology America, Inc. Electrostatic discharge device with variable on time
US20090021873A1 (en) * 2006-02-17 2009-01-22 Nxp B.V. Electro static discharge protection in integrated circuits
JP2008042950A (ja) * 2006-08-01 2008-02-21 Mitsubishi Electric Corp 電力変換装置
US8476709B2 (en) 2006-08-24 2013-07-02 Infineon Technologies Ag ESD protection device and method
US8144441B2 (en) * 2006-08-30 2012-03-27 Triquint Semiconductor, Inc. Electrostatic discharge protection circuit for compound semiconductor devices and circuits
TWI496272B (zh) 2006-09-29 2015-08-11 Fairchild Semiconductor 用於功率金氧半導體場效電晶體之雙電壓多晶矽二極體靜電放電電路
JP4427561B2 (ja) * 2007-05-29 2010-03-10 株式会社東芝 半導体装置
US9142592B2 (en) 2009-04-09 2015-09-22 Infineon Technologies Ag Integrated circuit including ESD device
DE112011100099T5 (de) 2010-01-29 2012-10-04 Fuji Electric Co., Ltd Halbleiterbauelement
US8614480B2 (en) * 2011-07-05 2013-12-24 Texas Instruments Incorporated Power MOSFET with integrated gate resistor and diode-connected MOSFET
KR101818537B1 (ko) * 2011-07-14 2018-01-15 현대모비스 주식회사 Ｍｏｓｆｅｔ 보호 회로 및 방법
KR101799017B1 (ko) 2011-08-18 2017-11-20 에스케이하이닉스 주식회사 전압 안정화 회로를 구비한 반도체 집적 회로
DE102012014860A1 (de) 2012-07-26 2014-05-15 Infineon Technologies Ag ESD-Schutz
JP2014045004A (ja) * 2012-08-24 2014-03-13 Samsung Electro-Mechanics Co Ltd Ｅｓｄ保護回路及び電子機器
EP2736171A1 (en) * 2012-11-23 2014-05-28 Nxp B.V. Cascoded semiconductor devices
JP5729371B2 (ja) * 2012-12-27 2015-06-03 富士電機株式会社 半導体装置
US9966584B2 (en) 2013-03-11 2018-05-08 Atieva, Inc. Bus bar for battery packs
US10063071B2 (en) 2013-03-15 2018-08-28 Atieva, Inc. Balance resistor and low pass filter
US10901019B2 (en) 2013-03-15 2021-01-26 Atieva, Inc. Method of connecting cell voltage sensors
US10084214B2 (en) 2013-03-15 2018-09-25 Atieva, Inc. Automatic switchover from cell voltage to interconnect voltage monitoring
US9041454B2 (en) * 2013-03-15 2015-05-26 Atieva, Inc. Bias circuit for a switched capacitor level shifter
CN103347329B (zh) * 2013-06-22 2015-04-08 潍坊晶兰电源技术有限公司 一种led驱动电路
CN103347331A (zh) * 2013-06-22 2013-10-09 潍坊晶兰电源技术有限公司 一种驱动芯片保护电路
CN103347330B (zh) * 2013-06-22 2015-04-08 潍坊晶兰电源技术有限公司 一种led驱动控制电路
JP2015015643A (ja) * 2013-07-05 2015-01-22 ローム株式会社 信号伝達回路
TWI502836B (zh) * 2013-08-05 2015-10-01 Ind Tech Res Inst 電壓保護傳輸裝置及包括該裝置的電壓保護裝置
JP5741666B2 (ja) * 2013-10-30 2015-07-01 富士電機株式会社 半導体装置
JP6364758B2 (ja) * 2013-12-04 2018-08-01 オムロン株式会社 全波整流回路
US9640972B2 (en) * 2014-03-26 2017-05-02 Infineon Technologies Ag Controlled switch-off of a power switch
JP6256320B2 (ja) * 2014-11-28 2018-01-10 三菱電機株式会社 Ｅｓｄ保護回路及びｒｆスイッチ
CN104505390B (zh) * 2015-01-08 2019-03-15 电子科技大学 集成式二极管链功率mos防静电保护结构
CN104538395B (zh) * 2015-01-08 2019-01-25 电子科技大学 一种功率vdmos器件二极管并联式esd防护机构
JP2016201069A (ja) * 2015-04-14 2016-12-01 富士通セミコンダクター株式会社 整流回路、電源回路及びｒｆｉｄタグ
DE102015212152B4 (de) 2015-06-30 2018-03-15 TRUMPF Hüttinger GmbH + Co. KG Nicht lineare Hochfrequenzverstärkeranordnung
DE102015212247A1 (de) 2015-06-30 2017-01-05 TRUMPF Hüttinger GmbH + Co. KG Hochfrequenzverstärkeranordnung
TWI627822B (zh) * 2016-11-09 2018-06-21 致茂電子股份有限公司 鉗位控制電路
US10819320B2 (en) * 2016-12-29 2020-10-27 Scandinova Systems Ab Arrangement comprising an electrical pulse generating module
JP6643268B2 (ja) * 2017-03-24 2020-02-12 株式会社東芝 半導体装置
KR101916795B1 (ko) 2017-06-22 2018-11-08 현대오트론 주식회사 스위치드 릴럭턴스 모터를 갖는 모터 시스템 및 그것의 동작 방법
US10897246B2 (en) * 2017-11-10 2021-01-19 Qorvo Us, Inc. Radio frequency switching circuitry with reduced switching time
CN107834824B (zh) * 2017-12-12 2024-02-27 深圳市禾望电气股份有限公司 一种功率开关管驱动电路
JP7155534B2 (ja) * 2018-02-16 2022-10-19 富士電機株式会社 半導体装置
FR3079348B1 (fr) * 2018-03-22 2023-08-11 St Microelectronics Tours Sas Circuit de protection contre les décharges électrostatiques
TWI729538B (zh) 2018-11-21 2021-06-01 大陸商上海瀚薪科技有限公司 一種整合箝制電壓箝位電路的碳化矽半導體元件
US11387648B2 (en) 2019-01-10 2022-07-12 Analog Devices International Unlimited Company Electrical overstress protection with low leakage current for high voltage tolerant high speed interfaces
US11579645B2 (en) * 2019-06-21 2023-02-14 Wolfspeed, Inc. Device design for short-circuitry protection circuitry within transistors
US11410990B1 (en) 2020-08-25 2022-08-09 Semiq Incorporated Silicon carbide MOSFET with optional asymmetric gate clamp
JP2023032984A (ja) * 2021-08-27 2023-03-09 富士電機株式会社 半導体モジュール
CN115831956A (zh) * 2021-09-17 2023-03-21 中兴光电子技术有限公司 一种静电释放保护电路、保护单元以及芯片和装置

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3967295A (en) 1975-04-03 1976-06-29 Rca Corporation Input transient protection for integrated circuit element
JPS5825264A (ja) 1981-08-07 1983-02-15 Hitachi Ltd 絶縁ゲート型半導体装置
US4757363A (en) 1984-09-14 1988-07-12 Harris Corporation ESD protection network for IGFET circuits with SCR prevention guard rings
FR2587157B1 (fr) 1985-09-06 1987-11-20 Thomson Csf Dispositif de commutation de tension
JPH0693485B2 (ja) 1985-11-29 1994-11-16 日本電装株式会社 半導体装置
JP2724146B2 (ja) 1987-05-29 1998-03-09 日産自動車株式会社 縦形ｍｏｓｆｅｔ
JPH02185069A (ja) 1988-12-02 1990-07-19 Motorola Inc 高エネルギー阻止能力及び温度補償された阻止電圧を具備する半導体デバイス
US5119162A (en) 1989-02-10 1992-06-02 Texas Instruments Incorporated Integrated power DMOS circuit with protection diode
US5274274A (en) 1992-03-23 1993-12-28 Power Integrations, Inc. Dual threshold differential discriminator
US5504449A (en) 1992-04-09 1996-04-02 Harris Corporation Power driver circuit
US5397914A (en) 1992-04-30 1995-03-14 Hitachi Ltd. Power transistor device including power transistors in darlington connection and zener diode which is coupled between collector and base of power transistors and which is formed in polysilicon film
US5439842A (en) 1992-09-21 1995-08-08 Siliconix Incorporated Low temperature oxide layer over field implant mask
US5525925A (en) 1992-09-25 1996-06-11 Texas Instruments Incorporated Simple power MOSFET low side driver switch-off circuit with limited di/dt and fast response
DE69329543T2 (de) 1992-12-09 2001-05-31 Compaq Computer Corp Herstellung eines Feldeffekttransistors mit integrierter Schottky-Klammerungsdiode
DE69420327T2 (de) * 1993-06-22 2000-03-30 Koninkl Philips Electronics Nv Halbleiter-Leistungsschaltung
GB9313651D0 (en) * 1993-07-01 1993-08-18 Philips Electronics Uk Ltd A semiconductor device
DE69327320T2 (de) 1993-09-30 2000-05-31 Cons Ric Microelettronica Integrierte aktive Klammerungsstruktur für den Schutz von Leistungsanordnungen gegen Überspannungen, und Verfahren zu ihrer Herstellung
US5510747A (en) 1993-11-30 1996-04-23 Siliconix Incorporated Gate drive technique for a bidirectional blocking lateral MOSFET
JP2792417B2 (ja) * 1993-12-17 1998-09-03 日本電気株式会社 半導体回路の入力保護回路
US5946588A (en) 1994-12-07 1999-08-31 Micron Technology, Inc. Low temperature sub-atmospheric ozone oxidation process for making thin gate oxides
JP3485655B2 (ja) * 1994-12-14 2004-01-13 株式会社ルネサステクノロジ 複合型ｍｏｓｆｅｔ
JPH08172188A (ja) * 1994-12-19 1996-07-02 Kawasaki Steel Corp 半導体装置
US5805123A (en) 1995-03-16 1998-09-08 Texas Instruments Incorporated Display panel driving circuit having an integrated circuit portion and a high power portion attached to the integrated circuit
JP2988871B2 (ja) 1995-06-02 1999-12-13 シリコニックス・インコーポレイテッド トレンチゲートパワーｍｏｓｆｅｔ
US5661322A (en) 1995-06-02 1997-08-26 Siliconix Incorporated Bidirectional blocking accumulation-mode trench power MOSFET
US5602046A (en) 1996-04-12 1997-02-11 National Semiconductor Corporation Integrated zener diode protection structures and fabrication methods for DMOS power devices
US5818084A (en) 1996-05-15 1998-10-06 Siliconix Incorporated Pseudo-Schottky diode
US5804846A (en) 1996-05-28 1998-09-08 Harris Corporation Process for forming a self-aligned raised source/drain MOS device and device therefrom
US5811857A (en) 1996-10-22 1998-09-22 International Business Machines Corporation Silicon-on-insulator body-coupled gated diode for electrostatic discharge (ESD) and analog applications
US5923210A (en) 1997-05-07 1999-07-13 Caterpillar Inc. High side driver circuit with diagnostic output
JPH11251594A (ja) * 1997-12-31 1999-09-17 Siliconix Inc 電圧クランプされたゲ―トを有するパワ―ｍｏｓｆｅｔ

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100794151B1 (ko) * 2000-05-22 2008-01-14 소니 가부시끼 가이샤 전계 효과 트랜지스터의 보호 회로 및 반도체 장치
KR100731270B1 (ko) * 2002-12-20 2007-06-21 어드밴스드 아날로직 테크놀로지스 인코퍼레이티드 테스트 가능한 정전기 방전 보호 회로
US7329551B2 (en) 2002-12-20 2008-02-12 Advanced Analogic Technologies, Inc. Manufacturing and testing of electrostatic discharge protection circuits
US7432555B2 (en) 2002-12-20 2008-10-07 Advanced Analogic Technologies, Inc. Testable electrostatic discharge protection circuits
CN101582421B (zh) * 2002-12-20 2011-10-19 先进模拟科技公司 可测试静电放电保护电路
US8410746B2 (en) 2008-10-15 2013-04-02 Hyundai Motor Company Inverter circuit for vehicles

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