TW201301758A - 包含常關型及常開型裝置的疊接開關以及包括該等開關的電路 - Google Patents

包含常關型及常開型裝置的疊接開關以及包括該等開關的電路 Download PDF

Info

Publication number
TW201301758A
TW201301758A TW101112958A TW101112958A TW201301758A TW 201301758 A TW201301758 A TW 201301758A TW 101112958 A TW101112958 A TW 101112958A TW 101112958 A TW101112958 A TW 101112958A TW 201301758 A TW201301758 A TW 201301758A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
normally
semiconductor device
gate
switch
capacitor
Prior art date
Application number
TW101112958A
Other languages
English (en)
Inventor
Nigel Springett
Original Assignee
Ss Sc Ip Llc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ss Sc Ip Llc filed Critical Ss Sc Ip Llc
Publication of TW201301758A publication Critical patent/TW201301758A/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/16—Modifications for eliminating interference voltages or currents
    • H03K17/168—Modifications for eliminating interference voltages or currents in composite switches
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/04—Modifications for accelerating switching
    • H03K17/042—Modifications for accelerating switching by feedback from the output circuit to the control circuit
    • H03K17/04206—Modifications for accelerating switching by feedback from the output circuit to the control circuit in field-effect transistor switches
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/16—Modifications for eliminating interference voltages or currents
    • H03K17/161—Modifications for eliminating interference voltages or currents in field-effect transistor switches
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
    • H03K17/567—Circuits characterised by the use of more than one type of semiconductor device, e.g. BIMOS, composite devices such as IGBT
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
    • H03K17/687—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
    • H03K17/687—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors
    • H03K17/6871—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors the output circuit comprising more than one controlled field-effect transistor
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
    • H03K17/687—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors
    • H03K2017/6875—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors using self-conductive, depletion FETs

Abstract

本發明說明一種在疊接排列中包括一常關型半導體裝置以及一常開型半導體裝置的開關。該等開關包含一電容器，其會被連接在該常開型裝置的閘極以及該常關型裝置的源極之間。該等開關可能還包含一齊納二極體，其會與該電容器被並聯連接在該常開型裝置的該閘極以及該常關型裝置的該源極之間。該等開關可能還在該常關型裝置的閘極與源極之間包含一對串聯反向排列的齊納二極體。本發明還說明包括多個常開型裝置及/或多個常關型裝置的開關。該常開型裝置可能係一JFET，例如，SiC JFET。該常關型裝置可能係一MOSFET，例如，Si MOSFET。該常開型裝置可能係一高電壓裝置而該常關型裝置可能係一低電壓裝置。本發明還說明包括該等開關的電路。

Description

包含常關型及常開型裝置的疊接開關以及包括該等開關的電路
本申請案大體上和半導體裝置有關，且明確地說，係關於在疊接排列中包括一常關型裝置以及一常開型高電壓裝置的開關，以及包括該等開關的電路。
源極-開關式電路通常會被稱為「疊接」，其係一種包含一常關型閘控裝置以及一常開型高電壓裝置的複合式電路，俾使得該組合的操作如同一常關型高功率半導體裝置。該裝置有三個外部終端：源極、閘極、以及汲極。該閘控裝置可能係一能夠利用小驅動訊號來快速切換的低電壓功率半導體裝置。此閘控裝置可能係一汲極終端會被連接至該高電壓常開型裝置之源極終端的低電壓場效電晶體。在該控制裝置的閘極加入保護裝置能夠用以簡化佈局並且提高裝置可靠度。該複合式電路適合封裝成一三終端裝置，用以作為一電晶體替代物。
疊接電路已揭示在下面的美國專利案之中：美國專利案第4,663,547號、美國專利案第7,719,055號、美國專利案第6,822,842 B2號、美國專利案第6,55,050 B2號、以及美國專利案第6,633,195 B2號。
然而，仍然需要具有低切換損耗以及在切換速度上有經改善之控制效果的疊接開關式裝置。
本發明提供一種開關，其包括：一第一常開型半導體裝置，其包括一閘極、一源極、以及一汲極；一第一常關型半導體裝置，其包括一閘極、一源極、以及一汲極；其中，該第一常開型半導體裝置的源極會被連接至該第一常關型半導體裝置的汲極；以及其中，該第一常開型半導體裝置的閘極會透過一第一電容器被連接至該第一常關型半導體裝置的源極。
本發明還提供一種包括上面所提及之開關的電路。
本文中會提出本教示內容的前述與其它特點。
為達解釋本說明書之目的，除非另外敘述或者「及/或」的用法顯然不恰當，否則，本文中「或」的用法意謂著「及/或」。除非另外敘述或者「一或多個」的用法顯然不恰當，否則，本文中「一」的用法意謂著「一或多個」。「包括」以及「包含」的用法可以交換使用而且沒有限制的意義。再者，於一或多個實施例的說明使用到「包括」一詞的地方，熟習本技術的人士便會瞭解，於某些特定的情況中，該或該等實施例可以利用「基本上由...所組成」及/或「由...所組成」來替代說明。還應該瞭解的係，於某些實施例中，步驟的次序或是用以實施特定動作的次序並不重要，只要 本揭示內容保持可操作即可。又，於某些實施例中，二或多個步驟或是動作可以同步進行。
現在說明的係在疊接排列中包括一常關型裝置和一常開型高電壓裝置的開關。該等開關包括一電容器，其係被連接在該常開型(舉例來說，高電壓)裝置的閘極以及該常關型(舉例來說，低電壓)裝置的源極之間。該電容器可被用來循環使用閘極電量並且簡化切換轉變速度的控制。明確地說，在關閉轉變期間在米勒(也就是，閘極-汲極)電容中被傳輸的電量係被用來提供下一個開啟週期所需要的電量。該電量會被儲存在被連接於該常開型裝置的閘極與該常關型裝置的源極之間的電容器之中。藉由選擇該電容器的電容值，切換速度便會被定義並且準獨立(quasi-independent)於該切換電流。這不需要大型的被動元件(減震器)來抑制電氣振盪便可達到更佳的EMI(電磁干擾)控制。加入該電容器會明顯改善電量沒有被循環使用的習知疊接電路，而其它技術則可被用來控制切換速度。又，使用如本文所述的電容器實際上沒有任何損耗而且僅需要用到最少的器件。
本文中所使用的「常開型」所指的係一會在沒有閘極偏壓時導通電流並且需要一閘極偏壓來阻隔電流流動的裝置。本文中所使用的「常關型」所指的係一會在沒有閘極偏壓時阻隔電流並且會在一閘極偏壓被施加時導通電流的裝置。本文中所使用的「高電壓」為100伏特或更大的電壓，「低電壓」為小於100伏特的電壓(舉例來說，20至50V)。
當本文中使用到「一電路中的一器件被連接至該電路 中的另一器件或位置點」或者「一電路中的一器件被連接在該電路中的兩個器件或位置點之間」時，該器件可能係直接被連接至或間接被連接至該電路中的該(等)其它器件或位置點。倘若在該連接中沒有任何中間器件的話，一器件會直接被連接至該電路中的另一器件或位置點；反之，倘若在該連接中有一或多個中間器件的話，一器件便係間接被連接至該電路中的另一器件或位置點。倘若一電路中的一第一器件或位置點被指定為透過一第三器件被連接至該電路中的一第二器件或位置點的話，該第三器件便係被電連接在該電路中的該第一器件或位置點以及該電路中的該第二器件或位置點之間。該電路中的該第一器件或位置點與該第三器件可直接或間接地被連接在一起。同樣地，該電路中的該第二器件或位置點與該第三器件亦可直接或間接地被連接在一起。
現在將說明於源極-開關式(也就是，疊接)配置中包含一被連接在一常關型裝置的源極與一常開型裝置的閘極之間的電容器的數種開關。根據某些實施例的開關顯示在圖1A中。圖1A所示的係一開關的電路圖，其在疊接排列中包括一常關型裝置Q4與一常開型裝置Q1，該常關型裝置Q4具有一閘極、一源極、以及一汲極，而該常開型裝置Q1具有一閘極、一源極、以及一汲極，其中圖中顯示出一電容器C6以及一二極體D3會被並聯連接在該常關型裝置的源極以及該常開型裝置的閘極之間。圖1A中雖然顯示一齊納二極體D3；不過，亦可以使用其它類型的二極體。如圖 1A中所示，該齊納二極體D3的陰極會被連接至該常開型裝置的閘極。齊納二極體D3能夠防止該常開型裝置的閘極電壓變成負值；同時防止其變得太高而強制該常關型裝置進入崩潰區。在圖1A中，「k」表示連接至常關型裝置Q4之源極的凱爾文連接線(Kelvin connection)。該凱爾文連接線為非必要元件並且可以使用在高功率應用中。
圖1A中還顯示，一對齊納二極體D5與D6會以串聯反向排列的方式被連接在該常關型裝置的閘極與源極之間。圖1A中所示的齊納二極體D5與D6為非必要的鉗位二極體，它們可被用來防止Q4的閘極電壓超過操作極限值。舉例來說，齊納二極體D5與D6能夠防止因雜散電感及高di/dt值所造成的尖峰電壓破壞低電壓切換裝置Q4(舉例來說，Si MOSFET或是SiC JFET)。如圖1A中所示的二極體D5與D6可以使用在本文中所述的任何實施例之中。
常開型裝置Q1可能係一高電壓(舉例來說，100V或更大)、常開型場效電晶體。常關型裝置Q4可能係一低電壓(舉例來說，<100V)、常關型電晶體。
圖1B所示的係一開關的電路圖，其進一步包括一對二極體D1，該等二極體D1彼此會被並聯連接在該常關型裝置的源極以及該常開型裝置的汲極之間，俾使得該等二極體D1的陰極會被連接至該常開型裝置的汲極。該等二極體D1為非必要元件。如圖1B中所示的二極體D1可以使用在本文中所述的任何實施例之中。該等二極體能夠在該開關的操作如同一同步整流器時降低傳導損耗。在圖1B中，「k」 表示連接至常關型裝置Q4之源極的凱爾文連接線。該凱爾文連接線為非必要元件並且可以使用在高功率應用中。圖1B中雖然顯示一齊納二極體D3；不過，亦可以使用其它類型的二極體。
端視該等輸出電容的比值而定，一電容器及/或齊納二極體可能會被加入跨接該開關之中的該(等)常關型裝置。圖1C所示的係一開關的電路圖，其進一步包括跨接該常關型裝置Q4的一電容器C7以及一齊納二極體D7。倘若汲極電壓變得太高的話，齊納二極體D7可以減少該常關型裝置Q4的崩潰能量。電容器C7能夠減緩關閉的速度。如圖1C中所示的電容器及/或齊納二極體可以使用在本文中所述的任何實施例之中。在圖1C中，「k」表示連接至常關型裝置Q4之源極的凱爾文連接線。該凱爾文連接線為非必要元件並且可以使用在高功率應用中。圖1C中雖然顯示一齊納二極體D3；不過，亦可以使用其它類型的二極體。
本文中所述的開關可以各種增強方式被組合在單一封裝之中，以便進一步修正切換速度並且減少傳導損耗。根據某些實施例，可以藉由從該閘極驅動電壓處或是從一DC供應器處增加一小額的DC偏壓至該電容器C6來降低傳導損耗。圖2A中所示的係從該閘極驅動電壓處增加一DC偏壓至該電容器C6的實施例。如圖2A中所示，一二極體D2以及一電阻器R1會被串聯連接在該常關型裝置的閘極以及該電容器C6與該常開型裝置之閘極間的電連接線之間。圖2A中所示的二極體D2以及電阻器R1可以使用在本文中所 述的任何實施例之中。在圖2A中，「k」表示連接至常關型裝置Q4之源極的凱爾文連接線。該凱爾文連接線為非必要元件並且可以使用在高功率應用中。圖2A中雖然顯示一齊納二極體D3；不過，亦可以使用其它類型的二極體。
圖2B中所示的係從一DC電源供應器處增加一DC偏壓至該電容器C6的實施例。如圖2B中所示，該DC電源供應器會透過串聯的一二極體D2與一電阻器R1被連接至該電容器C6與該常開型裝置Q1之閘極間的電連接線。圖2B中所示的DC電源供應器、二極體D2、以及電阻器R1可以使用在本文中所述的任何實施例之中。在圖2B中，「k」表示連接至常關型裝置Q4之源極的凱爾文連接線。該凱爾文連接線為非必要元件並且可以使用在高功率應用中。圖2B中雖然顯示一齊納二極體D3；不過，亦可以使用其它類型的二極體。
圖3所示的係一開關的電路圖，其包括被連接在疊接排列中的一常關型裝置Q4與一常開型裝置Q1，該常關型裝置Q4具有一閘極、一源極、以及一汲極，而該常開型裝置Q1具有一閘極、一源極、以及一汲極。如圖3中所示，一電容器C6以及一二極體D3彼此會被並聯連接在該常關型裝置Q4的源極以及該常開型裝置Q1的閘極之間。圖3中雖然顯示一齊納二極體D3；不過，亦可以使用其它類型的二極體。圖3中還顯示出一電阻器R100與一二極體D100在該電容器C6與該齊納二極體D3以及該常開型裝置的閘極之間彼此被並聯連接並且串聯連接該電容器C6與該齊納 二極體D3。同樣如圖3中所示，該齊納二極體D3的陰極以及該二極體D100的陰極兩者皆被連接至該常開型裝置的閘極。此排列可被用來加速該開關的開啟。圖3中還顯示出非必要的鉗位二極體D5與D6。如圖3中所示的電阻器R100以及二極體D100可以使用在本文中所述的任何實施例之中。在圖3中，「k」表示連接至常關型裝置Q4之源極的凱爾文連接線。該凱爾文連接線為非必要元件並且可以使用在高功率應用中。
圖4所示的係一開關的電路圖，其包括被連接在疊接排列中的一常關型裝置Q4與一常開型裝置Q1，該常關型裝置Q4具有一閘極、一源極、以及一汲極，而該常開型裝置Q1具有一閘極、一源極、以及一汲極，其中圖中顯示出一電容器C6以及一二極體D3彼此會被並聯連接在該常關型裝置Q4的源極以及該常開型裝置Q1的閘極之間。圖4中雖然顯示一齊納二極體D3；不過，亦可以使用其它類型的二極體。圖4中還顯示出一電阻器R100與一二極體D101在該電容器C6與該齊納二極體D3以及該常開型裝置的閘極之間彼此被並聯連接並且串聯連接該電容器C6與該齊納二極體D3。同樣如圖4中所示，該齊納二極體D3的陰極以及該二極體D101的陽極係被連接至該常開型裝置的閘極。此排列可被用來加速該開關的關閉。圖4中還顯示出非必要的鉗位二極體D5與D6。如圖4中所示的電阻器R100以及二極體D101可以使用在本文中所述的任何實施例之中。在圖4中，「k」表示連接至常關型裝置Q4之源極的 凱爾文連接線。該凱爾文連接線為非必要元件並且可以使用在高功率應用中。
圖5所示的係圖1A中所提出的開關的電路圖，其還包括一電阻器R200以及一電容器C200，它們會被串聯連接在該常關型裝置的閘極以及該常開型裝置的汲極之間。該電容器C200可被用來控制該開關的切換速度。圖5中還顯示出非必要的鉗位二極體D5與D6。如圖5中所示之被串聯連接在該常關型裝置的閘極以及該常開型裝置的汲極之間的電阻器R200以及電容器C200可以使用在本文中所述的任何實施例之中。在圖5中，「k」表示連接至常關型裝置Q4之源極的凱爾文連接線。該凱爾文連接線為非必要元件並且可以使用在高功率應用中。圖5中雖然顯示一齊納二極體D3；不過，亦可以使用其它類型的二極體。
本發明還提供包括複數個常開型裝置以及單一個或複數個常關型裝置的開關。包括複數個常開型裝置以及單一個或複數個常關型裝置的實施例的電路圖顯示在圖6至9之中並且會在下文中做說明。此等圖式中雖然顯示一齊納二極體D3；不過，亦可以使用其它類型的二極體。
圖6所示的係一開關的電路圖，其包括單一個常關型裝置Q4以及複數個常開型裝置Q11至Q1n，該常關型裝置Q4具有一閘極、一源極、以及一汲極，而該等常開型裝置Q11至Q1n中的每一者皆具有一閘極、一源極、以及一汲極，其中該等常開型裝置Q11至Q1n的閘極會被連接在一起用以形成一共同閘極，且其中，圖中顯示出單一個電容器C6 以及單一個齊納二極體D3彼此會被並聯連接在該常關型裝置Q4的源極以及該等常開型裝置Q11至Q1n的共同閘極之間。在圖6中還顯示出多個二極體D1彼此會被並聯連接在該常關型裝置Q4的源極以及該等常開型裝置Q11至Q1n的共同汲極之間。該等二極體D1為非必要元件。圖6中還顯示出非必要的鉗位二極體D5與D6。在圖6中，「k」表示連接至常關型裝置Q4之源極的凱爾文連接線。該凱爾文連接線為非必要元件並且可以使用在高功率應用中。
圖7所示的係一開關的電路圖，其包括單一個常關型裝置Q4以及複數個常開型裝置Q11至Q1n，該常關型裝置Q4具有一閘極、一源極、以及一汲極，而該等常開型裝置Q11至Q1n中的每一者皆具有一閘極、一源極、以及一汲極，其中圖中顯示出，多個分離的電容器C6n以及齊納二極體D3n彼此會被並聯連接在該常關型裝置Q4的源極以及該等常開型裝置Q11至Q1n中每一者的閘極之間。在圖7中還顯示出多個二極體D1彼此會被並聯連接在該常關型裝置Q4的源極以及該等常開型裝置Q11至Q1n的共同汲極之間。該等二極體D1為非必要元件。圖7中還顯示出非必要的鉗位二極體D5與D6。在圖7中，「k」表示連接至常關型裝置Q4之源極的凱爾文連接線。該凱爾文連接線為非必要元件並且可以使用在高功率應用中。
圖8所示的係一開關的電路圖，其包括複數個常關型裝置Q4n以及複數個常開型裝置Q1n，該等常關型裝置Q4n中的每一者皆具有一閘極、一源極、以及一汲極，而該等 常開型裝置Q1n中的每一者皆具有一閘極、一源極、以及一汲極。如圖8中所示，該等常開型裝置Q11至Q1n的閘極會被連接在一起用以形成一共同閘極。如圖8中所示，該等常關型裝置Q41至Q4n的閘極會被連接在一起用以形成一共同閘極，該等常關型裝置Q41至Q4n的源極會被連接在一起用以形成一共同源極，以及該等常關型裝置Q41至Q4n中每一者的汲極會被連接至該等複數個常開型裝置中其中一者的源極。圖8中還顯示出單一個電容器C6以及單一個齊納二極體D3彼此會被並聯連接在該等常關型裝置的該共同源極以及該等常開型裝置的該共同閘極之間。在圖8中還顯示出多個二極體D1彼此會被並聯連接在該等常關型裝置Q41至Q4n的該共同源極以及該等常開型裝置Q11至Q1n的該共同汲極之間。該等二極體D1為非必要元件。圖8中還顯示出非必要的鉗位二極體D5與D6。
圖9所示的係一開關的電路圖，其包括單一個常關型裝置Q4以及兩群常開型裝置Q11至Q1n以及Q21至Q2n，該常關型裝置Q4具有一閘極、一源極、以及一汲極，而該等常開型裝置中的每一者皆具有一閘極、一源極、以及一汲極。如圖9中所示，第一群常開型裝置Q11與Q12的閘極會被連接在一起用以形成該第一群常開型裝置的一共同閘極，而第二群常開型裝置Q21與Q22的閘極會被連接在一起用以形成該第二群常開型裝置的一共同閘極。圖9中還顯示出一第一電容器C61與一第一齊納二極體D31彼此會被並聯連接在該常關型裝置的源極以及該第一群常開型裝置的 該共同閘極之間，且其中，圖中顯示出一第二電容器C62與一第二齊納二極體D32彼此會被並聯連接在該常關型裝置的源極以及該第二群常開型裝置的該共同閘極之間。圖9中還顯示出一二極體D2與一電阻器R11彼此會被串聯連接在該常關型裝置的閘極以及該第一群常開型裝置的該共同閘極之間，而且圖中顯示出該二極體D2與一電阻器R12彼此會被串聯連接在該常關型裝置的閘極以及該第二群常開型裝置的該共同閘極之間。二極體D2以及電阻器R11與R12為非必要元件。圖9中還顯示出非必要的鉗位二極體D5與D6。在圖9中，「k」表示連接至常關型裝置Q4之源極的凱爾文連接線。該凱爾文連接線為非必要元件並且可以使用在高功率應用中。
因為該電路僅有三個終端，所以，其能夠被鑲嵌並且被封裝成一三終端裝置並且用來取代單一電晶體。
根據某些實施例，該常開型裝置Q1可能係一高電壓裝置，例如，高電壓JFET(舉例來說，SiC JFET)。該常開型裝置會進行主要功率切換。該高電壓裝置的額定電壓可能大於100V。根據某些實施例，該常開型裝置可能係如美國專利案第6,767,783號中所揭示的SiC JFET，本文以引用的方式將其完整併入。合宜的市售常開型裝置係SemiSouth Laboratories,Inc.所製造的1200V常開型SiC JFET，其名稱為SJDP120R085。
根據某些實施例，Q4可能係一低電壓切換裝置，其示範性非限制範例為Si MOSFET。該低電壓裝置的額定電壓 可能小於100V。一示範性低電壓裝置的額定電壓為約40V(舉例來說，38至42 V)而Rds為該常開型裝置Q1的阻值的5至10%。此裝置的切換得以讓該主開關進行傳導。
被連接在該常開型裝置的閘極以及該常關型裝置的源極之間的電容器C6係被用來重新循環流動該主開關之閘極汲極電容中的電量。該電容器的電容值會經過選擇以便提供一具有所希切換速度的開關。根據某些實施例，該電容器C6的電容值可能為1000至100000 nF。根據某些實施例，該電容器C6的電容值可能為2200至6800 pF。
被連接在該常開型裝置的閘極以及該常關型裝置的源極之間並聯該電容器C6的齊納二極體D3通常具有約20V(舉例來說，18至22 V)的阻隔電壓。該齊納二極體D3能夠防止該常開型裝置Q1的閘極電壓變成負值，使其無法開啟。該齊納二極體D3還能夠防止該常開型裝置Q1的閘極電壓因為崩潰或是漏電流的關係變得太高，使其不會進入崩潰區。
該等介於該常關型裝置Q4之閘極與源極之間的串聯反向齊納二極體D5與D6為鉗位二極體，舉例來說，它們能夠防止Q4的閘極電壓因雜散電感及高di/dt值所造成的高尖峰電壓的關係而超過製造商極限值。二極體D5與D6為非必要的元件。
二極體D1為非必要的反向傳導二極體。於具有低切換頻率的特定應用中，利用該等額外二極體的傳導損耗可能會低於Q4/Q1的同步整流器能力。
圖10A與10B所示的係顯示著該裝置中各位置點在操作期間的電壓的電路圖。如圖10A與10B中所示，Q4的源極會持續地上升直到抵達該常開型裝置的臨界值為止並且不再有任何電流流動。因此，不會發生任何切換。圖10A中顯示該裝置處於開啟的情況。如圖10A中所示，Q4的閘極為高位準(10V)而Q4的汲極為低位準(0V)，且因此，該常開型裝置Q1正在進行傳導。在開啟轉換期間，C6會因Q4的汲極-閘極電容而被放電，因此，其會變成負值，但是會因齊納二極體D3而被鉗位。
圖10B中顯示該裝置在關閉之後的情況。如圖10B中所示，常關型裝置Q4的閘極會變成零位準，常開型裝置Q1會傳導並且提升該常關型裝置Q4的汲極，Q1的汲極-閘極電容會提升電容器C6，而且最大電壓會因D3而被鉗位。
在本文中所述的開關中，該常關型裝置Q4的閘極電量係在該開啟轉換期間來自於加速開啟的電容器C6。該電容器會在關閉被充電。明確地說，在關閉之後，該常開型裝置Q1的汲極-閘極電容會提升電容器C6的電壓。
該電容器C6的電容值可以改變以影響切換的行為。舉例來說，C6的較小電容會提供較快的開啟，但是會有較慢的關閉。該常開型裝置的電容器Cds可以被用來充電Q4輸出電容。
本發明還提供包括上面所提開關的電路。該等開關可以使用運用切換電晶體的任何應用中。示範性電路包含電 源供應器，例如，降壓式、升壓式、前向式、半橋式、以及Cuk。
實驗
參考下面的範例可以進一步瞭解本發明的實行結果，該等範例僅為達解釋之目的，其並沒有限制的意圖。
本文中所述的開關已被製出並經過測試。該開關包括單一個常開型裝置以及單一個常關型裝置並且具有如圖1B中所示的配置。該常開型裝置Q1係一SiC JFET。該常關型裝置係一Si MOSFET。該開關中所使用的電容器C6的電容為4700 pF。該開關中所使用的齊納二極體D3、D5、以及D6各具有18V的齊納電壓。該開關還包含如圖1B中所示般的一對二極體D1。
圖11A至11C所示的便係該開關的切換波形。圖11A所示的係該開關在關閉時的切換波形。圖11B所示的係該開關在開啟時的切換波形。在圖11A至11C中，51為在該常開型裝置(也就是，疊接汲極)之汲極處所測得之電壓，52為在該常開型裝置之源極處所測得之電壓，53為在該常開型裝置之閘極處所測得之電壓，而54為在該常關型裝置(也就是，疊接源極)之汲極處所測得之電壓。所測得之di/dt為~2 A/ns，但是，所使用的探針為100 MHz探針，所以，di/dt的實際數值可能更快。
如圖11A至11C中所示，該常關型裝置的閘極會變成高位準(舉例來說，10V)，從而導致常開型裝置Q1的開啟。 在開啟期間，C6的電壓會下降至零並且供應電流至該常關型裝置Q4的閘極，用以補償Q4的汲極閘極電容。這會加速該開關的開啟。
雖然前面的說明書已經教示本發明的原理；不過，前面所提供的範例僅係為達解釋之目的。所以，熟習本技術的人士閱讀本揭示內容便會瞭解，可以在形式與細節作各種變化，其並不會脫離本發明的真實範疇。
C6‧‧‧電容器
C61-C6n‧‧‧電容器
C7‧‧‧電容器
C200‧‧‧電容器
D1‧‧‧一對二極體
D2‧‧‧二極體
D3‧‧‧齊納二極體
D31-D3n‧‧‧齊納二極體
D5‧‧‧齊納二極體
D6‧‧‧齊納二極體
D7‧‧‧齊納二極體
D100‧‧‧二極體
D101‧‧‧二極體
K‧‧‧凱爾文連接線
Q1‧‧‧常開型裝置
Q11-Q1n‧‧‧常開型裝置
Q21-Q2n‧‧‧常開型裝置
Q4‧‧‧常關型裝置
Q41-Q4n‧‧‧常關型裝置
R1‧‧‧電阻器
R11-R12‧‧‧電阻器
R100‧‧‧電阻器
R200‧‧‧電阻器
51‧‧‧在該常開型裝置之汲極處所測得之電壓
52‧‧‧在該常開型裝置之源極處所測得之電壓
53‧‧‧在該常開型裝置之閘極處所測得之電壓
54‧‧‧在該常關型裝置之汲極處所測得之電壓
熟練的技術人士便會瞭解，下面所述的圖式僅係為達解釋之目的。該等圖式並沒有限制本教示內容之範疇的任何意圖。
圖1A所示的係一開關的電路圖，其在疊接排列中包括一常關型裝置Q4與一常開型裝置Q1，其中一電容器C6以及一齊納二極體D3彼此會被並聯連接在該常關型裝置的源極以及該常開型裝置的閘極之間，而一對齊納二極體D5與D6會以串聯反向排列的方式被連接在該常關型裝置的閘極與源極之間。
圖1B所示的係圖1A中所提出的開關的電路圖，其還包括一對二極體D1，該等二極體D1彼此會被並聯連接在該常關型裝置Q4的源極以及該常開型裝置Q1的汲極之間，其中該等二極體D1的陰極會被連接至該常開型裝置的汲極。
圖1C所示的係圖1A中所提出的開關的電路圖，其還 包括跨接該常關型裝置Q4的一電容器C7以及一齊納二極體D7。
圖2A所示的係圖1A中所提出的開關，其還包括一二極體D2以及一電阻器R1，它們會被串聯連接在該常關型裝置Q4的閘極以及該電容器C6與該常開型裝置Q1之閘極間的電連接線之間。
圖2B所示的係圖1A中所提出的開關，其還包括一DC電源供應器，其會透過串聯的一二極體D2與一電阻器R1被連接至該電容器C6與該常開型裝置Q1之閘極間的電連接線。
圖3所示的係一開關的電路圖，其包括被連接在疊接排列中的一常關型裝置Q4與一常開型裝置Q1，其中圖中顯示出一電容器C6以及一齊納二極體D3彼此會被並聯連接在該常關型裝置Q4的源極以及該常開型裝置Q1的閘極之間，且其中，圖中還顯示出一電阻器R100與一二極體D100在該電容器C6與該齊納二極體D3以及該常開型裝置Q1的閘極之間彼此被並聯連接並且串聯連接該電容器C6與該齊納二極體D3，且其中，該齊納二極體D3的陰極以及該二極體D100的陰極兩者皆被連接至該常開型裝置的閘極。
圖4所示的係一開關的電路圖，其包括被連接在疊接排列中的一常關型裝置Q4與一常開型裝置Q1，其中圖中顯示出一電容器C6以及一齊納二極體D3彼此會被並聯連接在該常關型裝置Q4的源極以及該常開型裝置Q1的閘極 之間，且其中，圖中還顯示出一電阻器R100與一二極體D101在該電容器C6與該齊納二極體D3以及該常開型裝置的閘極之間彼此被並聯連接並且串聯連接該電容器C6與該齊納二極體D3，而且該齊納二極體D3的陰極以及該二極體D101的陽極係被連接至該常開型裝置Q1的閘極。
圖5所示的係圖1A中所提出的開關的電路圖，其還包括一電阻器R200以及一電容器C200，它們會被串聯連接在該常關型裝置Q4的閘極以及該常開型裝置Q1的汲極之間。
圖6所示的係一開關的電路圖，其包括單一個常關型裝置Q4以及複數個常開型裝置Q11至Q1n，該常關型裝置Q4具有一閘極、一源極、以及一汲極，而該等常開型裝置Q11至Q1n中的每一者皆具有一閘極、一源極、以及一汲極，其中圖中顯示出單一個電容器C6以及單一個齊納二極體D3彼此會被並聯連接在該常關型裝置Q4的源極以及該等常開型裝置Q11至Q1n的共同閘極之間。
圖7所示的係一開關的電路圖，其包括單一個常關型裝置Q4以及複數個常開型裝置Q11至Q1n，該常關型裝置Q4具有一閘極、一源極、以及一汲極，而該等常開型裝置Q11至Q1n中的每一者皆具有一閘極、一源極、以及一汲極，其中分離的電容器C61至C6n以及齊納二極體D31至D3n彼此會被並聯連接在該常關型裝置Q4的源極以及該等常開型裝置Q11至Q1n中每一者的閘極之間。
圖8所示的係一開關的電路圖，其包括複數個常關型 裝置Q41至Q4n以及複數個常開型裝置Q11至Q1n，該等常關型裝置Q41至Q4n中的每一者皆具有一閘極、一源極、以及一汲極，而該等常開型裝置Q11至Q1n中的每一者皆具有一閘極、一源極、以及一汲極，其中圖中顯示出單一個電容器C6以及單一個齊納二極體D3彼此會被並聯連接在該等常關型裝置的共同源極以及該等常開型裝置的共同閘極之間。
圖9所示的係一開關的電路圖，其包括單一個常關型裝置Q4以及複數個常開型裝置，該常關型裝置Q4具有一閘極、一源極、以及一汲極，而該等常開型裝置會分成一第一群Q11至Q1n(圖中顯示出Q11與Q12)以及一第二群Q21至Q2n(圖中顯示出Q21與Q22)，該等常開型裝置中的每一者皆具有一閘極、一源極、以及一汲極，其中圖中顯示出一第一電容器C61與一第一齊納二極體D31彼此會被並聯連接在該常關型裝置的源極以及該第一群一或多個常開型裝置Q11至Q1n的共同閘極之間，且其中，圖中顯示出一第二電容器C62與一第二齊納二極體D32彼此會被並聯連接在該常關型裝置的源極以及該第二群一或多個常開型裝置Q21至Q2n的共同閘極之間，且其中，圖中顯示出一二極體D2與一電阻器R11彼此會被串聯連接在該常關型裝置Q4的閘極以及該第一電容器C61與該第一群常開型裝置Q11至Q1n的共同閘極間的電連接線之間，且其中，圖中顯示出該二極體D2與一電阻器R12彼此會被串聯連接在該常關型裝置Q4的閘極以及該第二電容器C62與該第二群常開型裝置 Q21至Q2n的共同閘極間的電連接線之間。
圖10A與10B所示的係顯示著圖1B的裝置中各位置點在操作期間的電壓的電路圖，其中圖10A中所示的係該裝置開啟的情況而圖10B中所示的則係該裝置關閉之後的情況。
圖11A至11C所示的係如圖1B中所示之開關的切換波形。
C6‧‧‧電容器
D3‧‧‧齊納二極體
D5‧‧‧齊納二極體
D6‧‧‧齊納二極體
K‧‧‧凱爾文連接線
Q1‧‧‧常開型裝置
Q4‧‧‧常關型裝置

Claims (27)

  1. 一種開關，其包括：一第一常開型半導體裝置，其包括一閘極、一源極、以及一汲極；一第一常關型半導體裝置，其包括一閘極、一源極、以及一汲極；一第一電容器；以及一第一二極體；其中該第一常開型半導體裝置的源極會被連接至該第一常關型半導體裝置的汲極；其中該第一常開型半導體裝置的閘極會透過該第一電容器被連接至該第一常關型半導體裝置的源極；以及其中該第一二極體會與該第一電容器被並聯連接在該第一常開型半導體裝置的閘極以及該第一常關型半導體裝置的源極之間，其中該第一二極體的陰極會被連接至該第一常開型半導體裝置的閘極，而該第一二極體的陽極會被連接至該第一常關型半導體裝置的源極。
  2. 如申請專利範圍第1項的開關，其中該第一二極體係一第一齊納二極體。
  3. 如申請專利範圍第2項的開關，其中該第一齊納二極體的齊納電壓為15至25V。
  4. 如申請專利範圍第1項的開關，其進一步包括一第二齊納二極體以及一第三齊納二極體，它們會以串聯反向排列的方式被連接在該第一常關型半導體裝置的閘極與源極 之間。
  5. 如申請專利範圍第1項的開關，其進一步包括第一二極體與第二二極體，它們彼此會被並聯連接在該第一常開型半導體裝置的汲極以及該第一常關型半導體裝置的源極之間，俾使得該等第一二極體與第二二極體中每一者的陰極都會被連接至該第一常開型半導體裝置的汲極。
  6. 如申請專利範圍第1項的開關，其進一步包括一二極體以及一電阻器，它們彼此會被串聯連接在該第一常關型半導體裝置的閘極以及該第一電容器與該第一常開型半導體裝置之閘極間的電連接線之間，其中該二極體的陽極會被連接至該第一常關型半導體裝置的閘極。
  7. 如申請專利範圍第1項的開關，其進一步包括一電阻器以及一二極體，它們會在該第一常開型半導體裝置的閘極以及該第一電容器之間被彼此並聯排列並且與該第一電容器串聯排列。
  8. 如申請專利範圍第7項的開關，其中該二極體的陰極會被連接至該第一常開型半導體裝置的閘極。
  9. 如申請專利範圍第7項的開關，其中該二極體的陽極會被連接至該第一常開型半導體裝置的閘極。
  10. 如申請專利範圍第1項的開關，其進一步包括一電阻器以及一第二電容器，它們會被串聯排列在該第一常關型半導體裝置的閘極以及該第一常開型半導體裝置的汲極之間。
  11. 如申請專利範圍第1項的開關，其中該第一常開型 半導體裝置係一高電壓裝置。
  12. 如申請專利範圍第1項的開關，其中該第一常開型半導體裝置係一接面場效電晶體。
  13. 如申請專利範圍第1項的開關，其中該第一常開型半導體裝置係一SiC接面場效電晶體。
  14. 如申請專利範圍第1項的開關，其中該第一常關型半導體裝置係一低電壓裝置。
  15. 如申請專利範圍第1項的開關，其中該第一常關型半導體裝置係一金屬氧化物半導體場效電晶體。
  16. 如申請專利範圍第1項的開關，其中該第一常關型半導體裝置係一Si金屬氧化物半導體場效電晶體。
  17. 如申請專利範圍第1項的開關，其中：該開關進一步包括一或多個額外的常開型半導體裝置；該等一或多個額外的常開型半導體裝置中每一者的汲極會被連接至該第一常開型半導體裝置的汲極；該等一或多個額外的常開型半導體裝置中每一者的源極會被連接至該第一常關型半導體裝置的汲極；以及該第一常開型半導體裝置的閘極會被連接至該等一或多個額外的常開型半導體裝置中每一者的閘極，用以形成一共同閘極，且其中該共同閘極會透過該第一電容器被連接至該第二常關型半導體裝置的源極。
  18. 如申請專利範圍第1項的開關，其中：該電路進一步包括一或多個額外的常開型半導體裝 置；該等一或多個額外的常開型半導體裝置中每一者的汲極會被連接至該第一常開型半導體裝置的汲極；該等一或多個額外的常開型半導體裝置中每一者的源極會被連接至該第一常關型半導體裝置的汲極；以及該等一或多個額外的常開型半導體裝置中每一個的閘極皆會透過一電容器被連接至該第二常關型半導體裝置的源極。
  19. 如申請專利範圍第1項的開關，其中：該電路進一步包括一或多個額外的常開型半導體裝置以及一或多個額外的常關型半導體裝置；該等一或多個額外的常開型半導體裝置中每一者的汲極會被連接至該第一常開型半導體裝置的汲極；該等一或多個額外的常開型半導體裝置中每一者的閘極會被連接至該第一常開型半導體裝置的閘極，用以形成一共同閘極，且其中該共同閘極會透過該第一電容器被連接至該第一常關型半導體裝置的源極；該等一或多個額外的常開型半導體裝置中每一者的源極會被連接至該等一或多個額外的常關型半導體裝置中一不同的常關型半導體裝置的汲極；該等一或多個額外的常關型半導體裝置中每一者的源極會被連接至該第一常關型半導體裝置的源極；以及該等一或多個額外的常關型半導體裝置中每一者的閘極會被連接至該第一常關型半導體裝置的閘極。
  20. 如申請專利範圍第1項的開關，其中該第一電容器的電容為1000至100000nF。
  21. 如申請專利範圍第1項的開關，其中該第一電容器的電容為2200至6800pF。
  22. 如申請專利範圍第1項的開關，其中該第一電容器的額定電壓至少為25V。
  23. 如申請專利範圍第1項的開關，其中該第一常開型半導體裝置係一寬能帶間隙接面場效電晶體。
  24. 如申請專利範圍第1項的開關，其進一步包括一DC電壓供應器，其中該DC電壓供應器會被調適成用以供應一DC偏壓給該第一電容器。
  25. 如申請專利範圍第24項的開關，其進一步包括一二極體以及一電阻器，它們會被串聯連接在該DC電壓供應器以及該第一電容器與該第一常開型半導體裝置之閘極間的連接線之間，其中該二極體的陽極會被連接至該第一常關型半導體裝置的閘極。
  26. 如申請專利範圍第6項的開關，其進一步包括一DC電壓供應器，其會被連接至該常關型半導體裝置的閘極，其中該DC電壓供應器會被調適成用以：透過被串聯連接在該第一常關型半導體裝置的閘極以及該第一電容器與該第一常開型半導體裝置之閘極間的連接線之間的二極體以及該電阻器來供應一DC偏壓給該第一電容器；以及供應一DC偏壓給該常關型半導體裝置的閘極。
  27. 一種電路，其包括如申請專利範圍第1項所提出之開關。
TW101112958A 2011-04-13 2012-04-12 包含常關型及常開型裝置的疊接開關以及包括該等開關的電路 TW201301758A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/085,648 US20120262220A1 (en) 2011-04-13 2011-04-13 Cascode switches including normally-off and normally-on devices and circuits comprising the switches

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW201301758A true TW201301758A (zh) 2013-01-01

Family

ID=47005975

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW101112958A TW201301758A (zh) 2011-04-13 2012-04-12 包含常關型及常開型裝置的疊接開關以及包括該等開關的電路

Country Status (6)

Country Link
US (4) US20120262220A1 (zh)
JP (1) JP2014512765A (zh)
CN (1) CN103493374A (zh)
DE (1) DE112012001674T5 (zh)
TW (1) TW201301758A (zh)
WO (1) WO2012141859A2 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI813465B (zh) * 2021-10-08 2023-08-21 美商高效電源轉換公司 具單閘極之雙向GaN場效電晶體

Families Citing this family (85)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5290354B2 (ja) * 2011-05-06 2013-09-18 シャープ株式会社 半導体装置および電子機器
KR20130004707A (ko) * 2011-07-04 2013-01-14 삼성전기주식회사 질화물 반도체 소자, 질화물 반도체 소자의 제조방법 및 질화물 반도체 파워소자
US9136341B2 (en) 2012-04-18 2015-09-15 Rf Micro Devices, Inc. High voltage field effect transistor finger terminations
DE102013010188A1 (de) * 2012-06-21 2013-12-24 Fairchild Semiconductor Corp. Schalt-Schaltkreis und Steuer- bzw. Regelschaltkreis
US8803246B2 (en) * 2012-07-16 2014-08-12 Transphorm Inc. Semiconductor electronic components with integrated current limiters
US9124221B2 (en) 2012-07-16 2015-09-01 Rf Micro Devices, Inc. Wide bandwidth radio frequency amplier having dual gate transistors
EP2693639B1 (en) * 2012-07-30 2015-09-09 Nxp B.V. Cascoded semiconductor devices
US8988097B2 (en) 2012-08-24 2015-03-24 Rf Micro Devices, Inc. Method for on-wafer high voltage testing of semiconductor devices
US9142620B2 (en) 2012-08-24 2015-09-22 Rf Micro Devices, Inc. Power device packaging having backmetals couple the plurality of bond pads to the die backside
US20140055192A1 (en) * 2012-08-24 2014-02-27 Rf Micro Devices, Inc. Saturation current limiting circuit topology for power transistors
US9202874B2 (en) 2012-08-24 2015-12-01 Rf Micro Devices, Inc. Gallium nitride (GaN) device with leakage current-based over-voltage protection
US9147632B2 (en) 2012-08-24 2015-09-29 Rf Micro Devices, Inc. Semiconductor device having improved heat dissipation
US9917080B2 (en) 2012-08-24 2018-03-13 Qorvo US. Inc. Semiconductor device with electrical overstress (EOS) protection
US9129802B2 (en) 2012-08-27 2015-09-08 Rf Micro Devices, Inc. Lateral semiconductor device with vertical breakdown region
US9070761B2 (en) 2012-08-27 2015-06-30 Rf Micro Devices, Inc. Field effect transistor (FET) having fingers with rippled edges
JPWO2014034346A1 (ja) * 2012-08-28 2016-08-08 シャープ株式会社 複合型半導体装置
US9325281B2 (en) 2012-10-30 2016-04-26 Rf Micro Devices, Inc. Power amplifier controller
US9288908B2 (en) * 2012-11-02 2016-03-15 Rohm Co., Ltd. Chip capacitor, circuit assembly, and electronic device
EP2736073A1 (en) * 2012-11-21 2014-05-28 Nxp B.V. Cascode semiconductor device
EP2736170B1 (en) * 2012-11-23 2015-06-17 Nxp B.V. Cascoded semiconductor devices
US9143078B2 (en) 2012-11-29 2015-09-22 Infineon Technologies Ag Power inverter including SiC JFETs
JP6113542B2 (ja) * 2013-03-21 2017-04-12 株式会社東芝 半導体装置
JP5996465B2 (ja) * 2013-03-21 2016-09-21 株式会社東芝 半導体装置
EP2784816A1 (en) * 2013-03-28 2014-10-01 Nxp B.V. Cascode semiconductor device
EP2787641B1 (en) 2013-04-05 2018-08-29 Nexperia B.V. Cascoded semiconductor devices
JP6223729B2 (ja) * 2013-06-25 2017-11-01 株式会社東芝 半導体装置
JP6211829B2 (ja) * 2013-06-25 2017-10-11 株式会社東芝 半導体装置
DE102013107699A1 (de) * 2013-07-18 2015-01-22 Springburo GmbH Spannungsbegrenzer
JP6237038B2 (ja) 2013-09-20 2017-11-29 富士通株式会社 カスコードトランジスタ及びカスコードトランジスタの制御方法
US9525063B2 (en) 2013-10-30 2016-12-20 Infineon Technologies Austria Ag Switching circuit
US9048838B2 (en) 2013-10-30 2015-06-02 Infineon Technologies Austria Ag Switching circuit
WO2015079875A1 (ja) * 2013-11-26 2015-06-04 シャープ株式会社 半導体装置
US20150162321A1 (en) * 2013-12-09 2015-06-11 International Rectifier Corporation Composite Power Device with ESD Protection Clamp
US20150162832A1 (en) * 2013-12-09 2015-06-11 International Rectifier Corporation Group III-V Voltage Converter with Monolithically Integrated Level Shifter, High Side Driver, and High Side Power Switch
DE102014204039B3 (de) * 2014-03-05 2015-05-07 Ifm Electronic Gmbh Elektronisches Schaltgerät in Zweileitertechnik und Verfahren zum Betreiben eines solchen Schaltgeräts
US9399954B2 (en) * 2014-03-17 2016-07-26 Unison Industries, Llc Ignition exciter discharge switch
CN103915991B (zh) * 2014-04-25 2017-02-01 西安科技大学 具有rcd网络的耗尽型器件的开关电路的设计方法
JPWO2015166523A1 (ja) * 2014-04-28 2017-04-20 株式会社日立産機システム 半導体装置および電力変換装置
US9325308B2 (en) * 2014-05-30 2016-04-26 Delta Electronics, Inc. Semiconductor device and cascode circuit
US9455327B2 (en) 2014-06-06 2016-09-27 Qorvo Us, Inc. Schottky gated transistor with interfacial layer
US9536803B2 (en) 2014-09-05 2017-01-03 Qorvo Us, Inc. Integrated power module with improved isolation and thermal conductivity
US10290566B2 (en) * 2014-09-23 2019-05-14 Infineon Technologies Austria Ag Electronic component
GB201417564D0 (en) 2014-10-03 2014-11-19 E2V Tech Uk Ltd Switching arrangement
US9960234B2 (en) * 2014-10-07 2018-05-01 Semiconductor Components Industries, Llc Method of forming a semiconductor device and structure therefor
CN105763178A (zh) 2014-12-17 2016-07-13 台达电子工业股份有限公司 串叠开关装置与稳压保护方法
US9190993B1 (en) * 2015-01-08 2015-11-17 United Silicon Carbide, Inc. High voltage switch
US10062684B2 (en) 2015-02-04 2018-08-28 Qorvo Us, Inc. Transition frequency multiplier semiconductor device
US10615158B2 (en) 2015-02-04 2020-04-07 Qorvo Us, Inc. Transition frequency multiplier semiconductor device
US9762119B2 (en) * 2015-03-27 2017-09-12 Samsung Electronics Co., Ltd. Switch driving circuit, and power factor correction circuit having the same
JP6639103B2 (ja) * 2015-04-15 2020-02-05 株式会社東芝 スイッチングユニット及び電源回路
CN106160716B (zh) * 2015-04-17 2019-04-05 台达电子工业股份有限公司 开关电路及其电流补偿方法
JP6509621B2 (ja) 2015-04-22 2019-05-08 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置
TWI563631B (en) 2015-07-21 2016-12-21 Delta Electronics Inc Semiconductor Device
US9793260B2 (en) * 2015-08-10 2017-10-17 Infineon Technologies Austria Ag System and method for a switch having a normally-on transistor and a normally-off transistor
JP2017055255A (ja) 2015-09-09 2017-03-16 株式会社東芝 パワー半導体装置
US9748941B2 (en) * 2015-10-27 2017-08-29 Electronics And Telecommunications Research Institute Power semiconductor module and method for stabilizing thereof
KR102265460B1 (ko) 2016-01-11 2021-06-16 한국전자통신연구원 캐스코드 스위치 회로
US9871510B1 (en) 2016-08-24 2018-01-16 Power Integrations, Inc. Clamp for a hybrid switch
KR102094491B1 (ko) * 2016-11-22 2020-03-30 한국전자통신연구원 레벨 쉬프터를 포함하는 캐스코드 스위치 회로
US10256811B2 (en) 2016-11-22 2019-04-09 Electronics And Telecommunications Research Institute Cascode switch circuit including level shifter
CN106898604A (zh) * 2017-01-24 2017-06-27 上海电力学院 共源共栅级联的氮化镓器件封装结构
CN108631623B (zh) * 2017-03-26 2021-05-18 南京博兰得电子科技有限公司 一种组合开关
US10187050B2 (en) 2017-04-12 2019-01-22 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Method and apparatus for balancing current and power
JP7221877B2 (ja) 2017-04-28 2023-02-14 ヒタチ・エナジー・スウィツァーランド・アクチェンゲゼルシャフト ノーマリオンの半導体スイッチに基づく電源モジュール
EP3692635A4 (en) 2017-09-07 2021-08-04 Visic Technologies Ltd. FAST HIGH VOLTAGE SWITCHING DEVICES
EP3462614A1 (de) * 2017-09-28 2019-04-03 Siemens Aktiengesellschaft Optimierte kaskodenstrukturen
JP6779932B2 (ja) * 2018-03-20 2020-11-04 株式会社東芝 半導体装置
JP6800906B2 (ja) * 2018-03-22 2020-12-16 株式会社東芝 半導体装置及び半導体パッケージ
CN110768649B (zh) * 2018-07-26 2023-03-24 台达电子工业股份有限公司 功率半导体开关的门极电路及门极驱动电路
US10826485B2 (en) * 2018-12-17 2020-11-03 Analog Devices International Unlimited Company Cascode compound switch slew rate control
US10862429B2 (en) 2019-01-09 2020-12-08 Silanna Asia Pte Ltd Apparatus for optimized turn-off of a cascode amplifier
US11211484B2 (en) 2019-02-13 2021-12-28 Monolithic Power Systems, Inc. Vertical transistor structure with buried channel and resurf regions and method of manufacturing the same
US11088688B2 (en) 2019-02-13 2021-08-10 Logisic Devices, Inc. Configurations of composite devices comprising of a normally-on FET and a normally-off FET
US10892617B2 (en) * 2019-03-28 2021-01-12 Nxp Usa, Inc. High speed wide dynamic range input structure
CN109936349A (zh) * 2019-03-29 2019-06-25 吕建华 一种提高电力电子开关器件开关速度的设计和应用
JP2020178312A (ja) * 2019-04-22 2020-10-29 株式会社東芝 電流遮断装置及びトランジスタ選定方法
JP7237774B2 (ja) * 2019-08-27 2023-03-13 株式会社東芝 電流検出回路
JP7337618B2 (ja) * 2019-09-17 2023-09-04 株式会社東芝 半導体装置
JP7148476B2 (ja) 2019-10-25 2022-10-05 株式会社東芝 電力切替器、電力整流器及び電力変換器
JP7003194B2 (ja) * 2020-08-03 2022-01-20 株式会社東芝 半導体パッケージ
JP7293176B2 (ja) * 2020-09-11 2023-06-19 株式会社東芝 半導体装置
CN112234805B (zh) * 2020-09-25 2022-09-27 北京智芯微电子科技有限公司 钳位源级驱动碳化硅半导体场效应管的电路
US11979090B2 (en) 2021-08-12 2024-05-07 Power Integrations, Inc. Power converter controller with branch switch
EP4266581A1 (en) * 2022-04-21 2023-10-25 Infineon Technologies Austria AG Method for operating a power transistor circuit
US20240022239A1 (en) * 2022-07-13 2024-01-18 Infineon Technologies Austria Ag Cascode device with one or more normally-on gates

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5005061A (en) * 1990-02-05 1991-04-02 Motorola, Inc. Avalanche stress protected semiconductor device having variable input impedance
DE19943785A1 (de) * 1998-09-25 2000-03-30 Siemens Ag Elektronische Schalteinrichtung mit mindestens zwei Halbleiterbauelementen
DE19902519C2 (de) * 1999-01-22 2002-04-18 Siemens Ag Hybrid-Leistungs-MOSFET für hohe Stromtragfähigkeit
DE10062026A1 (de) * 2000-12-13 2002-07-04 Siemens Ag Elektronische Schalteinrichtung
US6483369B1 (en) * 2001-10-02 2002-11-19 Technical Witts Inc. Composite mosfet cascode switches for power converters
US7820511B2 (en) * 2004-07-08 2010-10-26 Semisouth Laboratories, Inc. Normally-off integrated JFET power switches in wide bandgap semiconductors and methods of making
TWI242928B (en) * 2004-09-10 2005-11-01 Richtek Techohnology Corp Electronic circuit using normally-on junction field effect transistor
DE102004046823B3 (de) * 2004-09-27 2005-12-08 Siemens Ag Elektronisches Schaltgerät, insbesondere Leistungsschalter, und zugehörige Betriebsweise
EP1847018B1 (en) * 2005-12-13 2009-01-14 STMicroelectronics S.r.l. Driving circuit for an emitter-switching configuration
FR2911736B1 (fr) * 2007-01-23 2009-03-20 Schneider Toshiba Inverter Dispositif de commande d'un interrupteur de puissance et variateur comprenant un tel dipositif.
US20080211552A1 (en) * 2007-03-01 2008-09-04 Chao-Cheng Lu Controllable synchronous rectifier
JP5130906B2 (ja) * 2007-12-26 2013-01-30 サンケン電気株式会社 スイッチ装置
US8164162B2 (en) * 2009-06-11 2012-04-24 Force Mos Technology Co., Ltd. Power semiconductor devices integrated with clamp diodes sharing same gate metal pad
US8563986B2 (en) * 2009-11-03 2013-10-22 Cree, Inc. Power semiconductor devices having selectively doped JFET regions and related methods of forming such devices

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI813465B (zh) * 2021-10-08 2023-08-21 美商高效電源轉換公司 具單閘極之雙向GaN場效電晶體

Also Published As

Publication number Publication date
US20170104482A1 (en) 2017-04-13
WO2012141859A3 (en) 2013-01-03
WO2012141859A2 (en) 2012-10-18
CN103493374A (zh) 2014-01-01
DE112012001674T5 (de) 2014-02-13
US20230327661A1 (en) 2023-10-12
US20120262220A1 (en) 2012-10-18
US20190393871A1 (en) 2019-12-26
JP2014512765A (ja) 2014-05-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW201301758A (zh) 包含常關型及常開型裝置的疊接開關以及包括該等開關的電路
TWI678872B (zh) 用於驅動切換式電容器轉換器的電路及方法
EP3243276B1 (en) High voltage switch
US10050512B2 (en) Power conversion apparatus
Yin et al. A novel gate assisted circuit to reduce switching loss and eliminate shoot-through in SiC half bridge configuration
Seidel et al. A fully integrated three-level 11.6 nC gate driver supporting GaN gate injection transistors
JP2019537417A (ja) ＧａＮトランジスタに基づく電力コンバータのためのブートストラップキャパシタ過電圧管理回路
US9397636B2 (en) System and method for driving transistors
CN110138211B (zh) 转换电路
US9912332B2 (en) Semiconductor device
US10050553B2 (en) Rectifier circuit including a self-clamping transistor
Van Nguyen et al. Series connection of IGBTs with self-powering technique and 3-D topology
US11101643B2 (en) Multi-semiconductor solid state power controllers and method for managing inductive switching transients thereof
Ni et al. Development of 6kV SiC hybrid power switch based on 1200V SiC JFET and MOSFET
CN108574399A (zh) 电力电子装置、控制方法和包括单个半导体封装的装置
US11309887B2 (en) Conversion circuit
US9490800B2 (en) Control circuit of semiconductor switching element
US10784768B2 (en) Conversion circuit and conversion circuitry
US8638134B2 (en) Gate drive circuit and power semiconductor module
Zhou et al. Designing a SiC MOSFETs gate driver with high dv/dt immunity and rapid short circuit protection for xEV drivetrain inverter
US10186859B2 (en) Reverse current protection for a switching unit
KR102055461B1 (ko) 전력 반도체 회로
JP2014204354A (ja) 駆動回路、半導体集積回路、及び駆動回路の制御方法
JPWO2014128942A1 (ja) 半導体素子の駆動装置
US20160276921A1 (en) Protection circuit for semiconductor switching element, and power conversion device