專(zhuān)利名稱(chēng)：高壓器件及高壓晶體管的過(guò)壓保護(hù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高壓半導(dǎo)體器件，尤其涉及具有過(guò)壓保護(hù)功能的高壓器件以及高壓晶體管的過(guò)壓保護(hù)方法。
背景技術(shù)：
高壓晶體管作為開(kāi)關(guān)器件，被廣泛使用在工業(yè)電子和消費(fèi)類(lèi)電子領(lǐng)域內(nèi)的電源中(例如AC/DC變換器)。這些應(yīng)用場(chǎng)合的輸入電壓通常非常高，例如500V 1000V。因此，高壓晶體管需要具有較高的擊穿電壓來(lái)承受如此高的輸入電壓。大多數(shù)高壓晶體管被設(shè)計(jì)為垂直型器件，其電流方向?yàn)榱鬟M(jìn)半導(dǎo)體襯底， 即電流方向與半導(dǎo)體襯底所在的平面垂直。這種結(jié)構(gòu)可在給定的擊穿電壓下獲得較小的導(dǎo)通電阻以及良好的功率處理能力。然而，許多高壓晶體管仍被設(shè)計(jì)為橫向型器件，即電流方向與半導(dǎo)體襯底所在的平面平行，這是因?yàn)闄M向型高壓晶體管通常可采用與低壓器件相似的制作步驟來(lái)制作，從而允許將高壓和低壓器件集成在一起以實(shí)現(xiàn)功率集成的目的。傳統(tǒng)的橫向高壓晶體管的一個(gè)缺點(diǎn)是不能承受大的雪崩電流，例如，因局部擊穿引起的雪崩電流。該局部擊穿常常發(fā)生于電場(chǎng)最高的位置。這一缺點(diǎn)使得橫向高壓晶體管在過(guò)壓情況下失缺乏自我保護(hù)的能力，因此需要一種包括高壓晶體管與集成的高壓保護(hù)電路的高壓器件，以防止高壓晶體管在過(guò)壓時(shí)損壞。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的一個(gè)或多個(gè)問(wèn)題，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種具有過(guò)壓保護(hù)功能的高壓器件以及高壓晶體管的過(guò)壓保護(hù)方法。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，在本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種高壓器件，包括高壓晶體管，具有漏極、柵極和源極；以及過(guò)壓保護(hù)電路，耦接在高壓晶體管的漏極和源極之間，監(jiān)測(cè)高壓晶體管兩端的電壓以判斷高壓晶體管是否過(guò)壓，并在檢測(cè)到過(guò)壓時(shí)提供第一電信號(hào)至高壓晶體管的柵極以導(dǎo)通高壓晶體管。在本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種高壓器件，包括高壓晶體管，具有第一端，第二端和控制端；以及用于監(jiān)測(cè)高壓晶體管兩端的電壓以檢測(cè)是否發(fā)生過(guò)壓的構(gòu)件；用于根據(jù)高壓晶體管兩端電壓產(chǎn)生第一電信號(hào)至高壓晶體管控制端的構(gòu)件，其中當(dāng)過(guò)壓發(fā)生時(shí)，第一電信號(hào)導(dǎo)通高壓晶體管，當(dāng)沒(méi)有發(fā)生過(guò)壓時(shí)，第一電信號(hào)關(guān)斷高壓晶體管。本發(fā)明還提供一種高壓晶體管的過(guò)壓保護(hù)方法，包括監(jiān)測(cè)高壓晶體管兩端的電壓以檢測(cè)是否發(fā)生過(guò)壓；在發(fā)生過(guò)壓時(shí)導(dǎo)通高壓晶體管；以及在未發(fā)生過(guò)壓時(shí)關(guān)斷高壓晶體管。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的高壓器件及用于高壓晶體管的過(guò)壓保護(hù)方法，當(dāng)高壓晶體管處于過(guò)壓狀態(tài)時(shí)控制高壓晶體管導(dǎo)通，保護(hù)高壓晶體管不被損壞。


結(jié)合以下附圖閱讀本發(fā)明實(shí)施例的詳細(xì)描述可以更好地理解本發(fā)明。應(yīng)理解，附圖的特征不是按比例繪制的，而是示意性的。圖I是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的包括高壓晶體管和集成的過(guò)壓保護(hù)電路的高壓器件100的框 圖2是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的包括高壓晶體管和集成的過(guò)壓保護(hù)電路的高壓器件的電路原理 圖3是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的高壓晶體管的過(guò)壓保護(hù)方法的流程圖。
具體實(shí)施方式
下面參照附圖描述本發(fā)明的各實(shí)施例。為了更好地理解本發(fā)明，在下面的描述中給出了一些具體的細(xì)節(jié)，例如示例電路以及這些示例電路中元器件的示例值。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，缺少一個(gè)或多個(gè)具體細(xì)節(jié)，或者增加其他的方法、元件或者材料等，本發(fā)明同樣可以實(shí)施。此外，為了清楚地闡述本發(fā)明，在本發(fā)明的描述中省去了一些公知的結(jié)構(gòu)、材料或步驟的詳細(xì)描述以及示意圖。此外，本文所稱(chēng)“耦接”的是指以電或者非電的形式直接或間接連接。本發(fā)明公開(kāi)了一種高壓器件，該高壓器件包括高壓晶體管和集成的過(guò)壓保護(hù)電路，其中過(guò)壓保護(hù)電路監(jiān)測(cè)高壓晶體管兩端的電壓，以判斷是否發(fā)生過(guò)壓。一旦監(jiān)測(cè)到高壓晶體管發(fā)生過(guò)壓，過(guò)壓保護(hù)電路將導(dǎo)通高壓晶體管。過(guò)壓發(fā)生時(shí)，高壓晶體管兩端被允許的電壓低于擊穿電壓。這種情況下，當(dāng)高壓晶體管處于過(guò)壓狀態(tài)時(shí)高壓晶體管被導(dǎo)通，這樣高壓晶體管是在導(dǎo)通狀態(tài)通過(guò)其溝道來(lái)消耗過(guò)壓產(chǎn)生的功率，而不是在關(guān)斷狀態(tài)通過(guò)雪崩電流來(lái)消耗功率。關(guān)斷狀態(tài)的雪崩電流趨于非均勻分布，集中在高壓晶體管附近的一個(gè)很小的高電場(chǎng)區(qū)域內(nèi)。與關(guān)斷狀態(tài)的雪崩電流相比，導(dǎo)通狀態(tài)的電流更均勻地分布于高壓晶體管的整個(gè)區(qū)域。由于電流分布更均勻，因此在過(guò)壓狀態(tài)時(shí)，與傳統(tǒng)的器件相比，集成有過(guò)壓保護(hù)電路的高壓器件可以處理更大的電流以及更大的功率。這可以提高功率晶體管的未箝位電感性開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換(Unclamped Inductive Switching, UIS)能力，并使高壓晶體管獲得更高的靜電放電(Electro-Static discharge, ESD)等級(jí)。在一個(gè)實(shí)施例中，高壓器件包括具有漏極、源極和柵極的高壓晶體管。過(guò)壓保護(hù)電路耦接在高壓晶體管的漏極和源極之間，監(jiān)測(cè)高壓晶體管兩端的電壓以判斷高壓晶體管的過(guò)壓情況。當(dāng)檢測(cè)到過(guò)壓時(shí)，過(guò)壓保護(hù)電路為高壓晶體管的柵極提供第一電信號(hào)以導(dǎo)通高壓開(kāi)關(guān)管。在另一個(gè)實(shí)施例中，高壓器件包括高壓晶體管和用于檢測(cè)高壓晶體管是否發(fā)生過(guò)壓的構(gòu)件。其中高壓晶體管具有第一端、第二端和控制端。該高壓器件還包括用于產(chǎn)生反映高壓晶體管兩端電壓的第一電信號(hào)至高壓晶體管的控制端的構(gòu)件。當(dāng)發(fā)生過(guò)壓時(shí)，第一電信號(hào)導(dǎo)通高壓晶體管；當(dāng)沒(méi)有發(fā)生過(guò)壓時(shí)，第一電信號(hào)關(guān)斷高壓晶體管。在又一個(gè)實(shí)施例中，高壓晶體管的過(guò)壓保護(hù)方法包括監(jiān)測(cè)高壓晶體管兩端的電壓以判斷高壓晶體管是否發(fā)生過(guò)壓；當(dāng)發(fā)生過(guò)壓時(shí)，導(dǎo)通高壓晶體管；當(dāng)沒(méi)有過(guò)壓發(fā)生時(shí)，關(guān)斷聞壓晶體管。為了方便說(shuō)明，本發(fā)明使用N溝道橫向高壓晶體管來(lái)說(shuō)明高壓器件的結(jié)構(gòu)以及工作原理。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這些實(shí)施例并不是要限制本發(fā)明，P溝道橫向高壓晶體管、N溝道或P溝道垂直高壓晶體管以及其他類(lèi)型合適的高壓器件同樣也適用于本發(fā)明。圖I是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的包括高壓晶體管和集成的過(guò)壓保護(hù)電路的高壓器件100的框圖。高壓器件100包括高壓晶體管101和過(guò)壓保護(hù)電路103。在一個(gè)實(shí)施例中，高壓晶體管101具有漏極、源極和柵極。過(guò)壓保護(hù)電路103監(jiān)測(cè)高壓晶體管101兩端的電壓，即高壓晶體管101漏極和源極之間的電壓差，以判斷高壓晶體管101是否過(guò)壓。過(guò)壓保護(hù)電路103還將表示過(guò)壓狀態(tài)的第一電信號(hào)提供至高壓晶體管101的柵極，以在過(guò)壓發(fā)生時(shí)將高壓晶體管101導(dǎo)通。在一個(gè)實(shí)施例中，過(guò)壓保護(hù)電路103包括電壓檢測(cè)電路和過(guò)壓判斷電路。過(guò)壓檢測(cè)電路監(jiān)測(cè)高壓晶體管101兩端的電壓，并產(chǎn)生表示高壓晶體管101兩端電壓的第二電信號(hào)。過(guò)壓判斷電路接收第二電信號(hào)，并將第二電信號(hào)與目標(biāo)閾值相比較以產(chǎn)生第一電信號(hào)。當(dāng)?shù)诙娦盘?hào)高于過(guò)壓閾值時(shí)，第一電信號(hào)導(dǎo)通高壓晶體管；當(dāng)?shù)诙娦盘?hào)低于過(guò)壓閾值時(shí)，第一電信號(hào)關(guān)斷高壓晶體管。
在一個(gè)實(shí)施例中，過(guò)壓閾值包括第一過(guò)壓閾值和第二過(guò)壓閾值。當(dāng)?shù)诙娦盘?hào)高于第一過(guò)壓閾值時(shí)，第一電信號(hào)導(dǎo)通高壓晶體管；當(dāng)?shù)诙娦盘?hào)低于第二過(guò)壓閾值時(shí)，第一電f目號(hào)關(guān)斷聞壓晶體管。在圖I所示的實(shí)施例中，高壓晶體管101包括N溝道高壓晶體管。高壓晶體管101具有漏極、源極和柵極，其中漏極耦接至輸入電源Vin，源極連接至地，柵極耦接至過(guò)壓保護(hù)電路103。過(guò)壓保護(hù)電路103監(jiān)測(cè)高壓晶體管101的漏極電壓VD，產(chǎn)生表示過(guò)壓情況發(fā)生的第一電信號(hào)VG并將其提供至高壓晶體管101的柵極。在一個(gè)實(shí)施例中，過(guò)壓保護(hù)電路103監(jiān)測(cè)漏極電壓VD并產(chǎn)生表示漏極電壓VD的第二電信號(hào)。過(guò)壓保護(hù)電路103將第二電信號(hào)與目標(biāo)閾值Vqv相比較,產(chǎn)生第一電信號(hào)VG。在一個(gè)實(shí)施例中，過(guò)壓閾值Vw包括第一過(guò)壓閾值Vwi和第二過(guò)壓閾值VW2。當(dāng)過(guò)壓保護(hù)電路103檢測(cè)到第二電信號(hào)大于第一過(guò)壓閾值Vwi時(shí),第一電信號(hào)VG控制高壓晶體管101導(dǎo)通。然后，處于導(dǎo)通狀態(tài)的高壓晶體管101從輸入電源Vin放電，漏極電壓VD降低。當(dāng)過(guò)壓保護(hù)電路103檢測(cè)到漏極電壓VD下降到一定水平，使得第二電信號(hào)小于第二過(guò)壓閾值Vw2時(shí)，第一電信號(hào)VG控制高壓晶體管101關(guān)斷。在一個(gè)實(shí)施例中，第一過(guò)壓閾值Vwi和第二過(guò)壓閾值Vw2相等，這樣無(wú)論漏極電壓升高還是下降，高壓晶體管101在同一漏極電壓被導(dǎo)通或者關(guān)斷。在另一個(gè)實(shí)施例中，第一過(guò)壓閾值Vwi高于第二過(guò)壓閾值Vw2以提供滯環(huán)。根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例，過(guò)壓保護(hù)電路103可包括能夠承受輸入電源Vin的高電壓，檢測(cè)高壓晶體管101兩端的電壓并根據(jù)檢測(cè)的電壓產(chǎn)生高壓晶體管101的柵極控制信號(hào)的合適電路。當(dāng)高壓晶體管101兩端的電壓高于第一閾值電壓時(shí)，控制信號(hào)控制高壓晶體管101導(dǎo)通；當(dāng)高壓晶體管兩端的電壓低于第二閾值電壓時(shí)，控制信號(hào)控制高壓晶體管101關(guān)斷。圖2是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的包括高壓晶體管和集成的過(guò)壓保護(hù)電路的高壓器件的電路原理圖。在圖2所示的實(shí)施例中，過(guò)壓保護(hù)電路103包括過(guò)壓檢測(cè)電路202和過(guò)壓判斷電路204。過(guò)壓檢測(cè)電路202耦接于高壓晶體管101的漏極和源極之間。過(guò)壓檢測(cè)電路202監(jiān)測(cè)高壓晶體管101的漏極電壓VD，并產(chǎn)生反映漏極電壓VD的第二電信號(hào)Vl。第二電信號(hào)Vl被提供給過(guò)壓判斷電路204。
在一個(gè)實(shí)施例中，過(guò)壓檢測(cè)電路202包括電阻分壓器，該電阻分壓器包括串聯(lián)耦接在高壓晶體管101漏極和源極之間的第一電阻器Rl和第二電阻器R2。第二電阻器R2兩端的電壓即為第二電信號(hào)VI。在一些實(shí)施例中，選擇阻值較大的第一電阻器Rl和第二電阻器R2來(lái)限制正常工作(S卩非過(guò)壓狀態(tài))時(shí)自輸入電源Vin抽取的電流。在其它實(shí)施例中，高壓晶體管可被使用于過(guò)壓檢測(cè)電路202中，例如，可采用常態(tài)導(dǎo)通的高壓晶體管來(lái)代替第一電阻器R1。在一個(gè)實(shí)施例中，常態(tài)導(dǎo)通高壓晶體管包括結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管(JFET)或者耗盡型金屬半導(dǎo)體氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管(M0SFET)。如圖2所示，過(guò)壓判斷電路204耦接在輸入電源Vin和地GND之間。過(guò)壓判斷電路204接收第二電信號(hào)VI，并將第二電信號(hào)Vl同一個(gè)或者多個(gè)閾值電壓比較以輸出第一電信號(hào)VG至高壓晶體管101的柵極。在一個(gè)實(shí)施例中，過(guò)壓判斷電路204包括常態(tài)導(dǎo)通的高壓晶體管206，過(guò)壓判斷電路204由高壓晶體管101的漏極電壓VD來(lái)“自供電”，這樣不僅不需要另外的電源，而且當(dāng)只有Vin供電(靜電釋放ESD)時(shí)，過(guò)壓保護(hù)電路204仍可工作。
過(guò)壓判斷電路204還包括經(jīng)過(guò)常態(tài)導(dǎo)通高壓晶體管206由輸入電源Vin供電的有源電路。在圖2所示的實(shí)施例中，有源電路包括第一常態(tài)導(dǎo)通低壓晶體管208，常態(tài)關(guān)斷低壓晶體管210和第二常態(tài)導(dǎo)通低壓晶體管212。在一個(gè)實(shí)施例中，常態(tài)導(dǎo)通高壓晶體管206包括高壓結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管(HVJFET)，第一常態(tài)導(dǎo)通低壓晶體管208包括低壓P溝道金屬半導(dǎo)體氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管(LVPM0S)，常態(tài)關(guān)斷低壓晶體管210包括低壓N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(LVNM0S)，第二常態(tài)導(dǎo)通低壓晶體管212包括低壓N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(LVNM0S)。在圖2所示的實(shí)施例中，常態(tài)導(dǎo)通的高壓晶體管206的漏極耦接至輸入電源Vin或者高壓晶體管101的漏極，柵極耦接至地，源極耦接至第一常態(tài)導(dǎo)通低壓晶體管208的源極以及第二常態(tài)導(dǎo)通低壓晶體管212的漏極以形成輸出節(jié)點(diǎn)2040。第一常態(tài)導(dǎo)通低壓晶體管208的柵極連接至地，漏極耦接至常態(tài)關(guān)斷低壓晶體管210的漏極和第二常態(tài)導(dǎo)通低壓晶體管212的柵極，這樣第一常態(tài)導(dǎo)通低壓晶體管208能夠?yàn)榈诙B(tài)導(dǎo)通晶體管212的柵極提供基本連續(xù)的上拉電流(Pull-up current)。常態(tài)關(guān)斷低壓晶體管210的源極和第二常態(tài)導(dǎo)通低壓晶體管212的源極均連接至地GND。常態(tài)關(guān)斷低壓晶體管210的柵極耦接至電壓檢測(cè)電路202以接收第二電信號(hào)VI。輸出節(jié)點(diǎn)2040耦接至高壓晶體管101的柵極。在一個(gè)實(shí)施例中，常態(tài)關(guān)斷低壓晶體管210具有導(dǎo)通閾值電壓VTH。選擇電阻分壓器中第一電阻器Rl與第二電阻器R2的比值，使得在高壓晶體管101的漏極電壓VD高于目標(biāo)過(guò)壓閾值時(shí)，第二電信號(hào)Vl基本上等于常態(tài)關(guān)斷低壓晶體管210的導(dǎo)通閾值電壓Vth。在高壓器件工作中，當(dāng)?shù)诙娦盘?hào)Vl大于第一常態(tài)關(guān)斷低壓晶體管210的閾值電壓Vth (即高壓晶體管101的漏極電壓VD大于目標(biāo)過(guò)壓閾值)時(shí)，第一常態(tài)關(guān)斷低壓晶體管210被導(dǎo)通。這樣第二常態(tài)導(dǎo)通低壓晶體管212的柵極被拉低，第二常態(tài)導(dǎo)通低壓晶體管212被關(guān)斷。隨著第二常態(tài)導(dǎo)通低壓晶體管212被關(guān)斷，輸入電源Vin通過(guò)常態(tài)導(dǎo)通高壓晶體管206提供電流為高壓晶體管101的柵極充電，直至第一電信號(hào)VG導(dǎo)通高壓晶體管101。然后處于導(dǎo)通狀態(tài)的高壓晶體管101促使來(lái)自輸入電源Vin的電流流向地，直到高壓晶體管101的漏極電壓VD下降至目標(biāo)過(guò)壓閾值之下。當(dāng)高壓晶體管101的漏極電壓VD下降至目標(biāo)過(guò)壓閾值之下時(shí)，過(guò)壓檢測(cè)電路202的第二電信號(hào)Vl小于常態(tài)關(guān)斷低壓晶體管210的導(dǎo)通閾值電壓Vth，常態(tài)關(guān)斷低壓晶體管210關(guān)斷。因此，流過(guò)第一常態(tài)導(dǎo)通低壓晶體管208的電流為第二常態(tài)導(dǎo)通低壓晶體管212的柵極充電，再次導(dǎo)通第二常態(tài)常態(tài)導(dǎo)通低壓晶體管212。伴隨著第二常態(tài)導(dǎo)通低壓晶體管212的導(dǎo)通，高壓晶體管101的柵極被放電，第一電信號(hào)VG減小。當(dāng)?shù)谝浑娦盘?hào)VG足夠低時(shí)聞壓晶體管101關(guān)斷。圖2中的電路只給出單個(gè)過(guò)壓閾值Vth，然而，本發(fā)明的其他實(shí)施例可以包括另外的電路，以提供兩個(gè)不同的過(guò)壓閾值，即漏極電壓上升閾值和漏極電壓下降閾值，在這兩個(gè)閾值間存在滯環(huán)。在其他的實(shí)施例中，本發(fā)明的實(shí)施例電路包括用以提供三個(gè)、四個(gè)和/或其它合適數(shù)量過(guò)壓閾值的電路。在一個(gè)實(shí)施例中，為高壓晶體管101的柵極充電期間，柵極最大電壓通常受常態(tài)導(dǎo)通高壓晶體管206的夾斷電壓(即圖2中高壓JFET的夾斷電壓)限制。在一個(gè)實(shí)施例中，該最大電壓被箝位電路(例如耦接在輸出節(jié)點(diǎn)2040和地之間的齊納二極管，未畫(huà)出)箝位。在一個(gè)實(shí)施例中，高壓晶體管101包括位于該晶體管漂移區(qū)之上的螺旋聚合場(chǎng)板，螺旋聚合場(chǎng)板包括電阻器，該電阻器用于形成電壓檢測(cè)電路202中的電阻分壓器。在其它實(shí)施例 中，高壓晶體管101還可包括其他合適的結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，高壓器件包括具有第一端、第二端以及控制端的高壓晶體管、用于監(jiān)測(cè)高壓晶體管兩端的電壓以判斷是否發(fā)生過(guò)壓的構(gòu)件以及用于根據(jù)高壓晶體管兩端的電壓產(chǎn)生至高壓晶體管控制端的第一電信號(hào)的構(gòu)件。當(dāng)發(fā)生過(guò)壓時(shí)，第一電信號(hào)導(dǎo)通高壓晶體管；當(dāng)沒(méi)有發(fā)生過(guò)壓時(shí)，第一電信號(hào)關(guān)斷高壓晶體管。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)聞壓晶體管導(dǎo)通時(shí)，聞壓晶體管的電流從第一端流到第_.端;當(dāng)聞壓晶體管關(guān)斷時(shí)，聞壓晶體管中沒(méi)有電流。在一個(gè)實(shí)施例中，用于監(jiān)測(cè)高壓晶體管電壓的構(gòu)件包括分壓器，該分壓器用于產(chǎn)生表示高壓晶體管過(guò)壓狀態(tài)的第二電信號(hào)；用于產(chǎn)生第一電信號(hào)的構(gòu)件包括用于將第二電信號(hào)與過(guò)壓閾值相比較以產(chǎn)生第一電信號(hào)的構(gòu)件。當(dāng)?shù)诙娦盘?hào)高于過(guò)壓閾值時(shí)，第一電信號(hào)導(dǎo)通高壓晶體管，當(dāng)?shù)诙娦盘?hào)低于過(guò)壓閾值時(shí)，第一電信號(hào)關(guān)斷高壓晶體管。在其它實(shí)施例中，用于監(jiān)測(cè)高壓晶體管電壓的構(gòu)件和用于產(chǎn)生第一電信號(hào)的構(gòu)件可分別包括其他合適的電路和/或結(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施例中，過(guò)壓閾值包括第一過(guò)壓閾值和第二過(guò)壓閾值。當(dāng)?shù)诙娦盘?hào)高于第一過(guò)壓閾值時(shí)，第一電信號(hào)導(dǎo)通高壓晶體管；當(dāng)?shù)诙娦盘?hào)低于第二過(guò)壓閾值時(shí)，第一電信號(hào)關(guān)斷高壓晶體管。在一個(gè)實(shí)施例中，產(chǎn)生第一電信號(hào)的構(gòu)件進(jìn)一步包括耦接至高壓晶體管第一端的常態(tài)導(dǎo)通高壓晶體管，其中常態(tài)導(dǎo)通高壓晶體管提供來(lái)自高壓晶體管第一端的電流以為產(chǎn)生第一電信號(hào)的構(gòu)件供電。在一個(gè)實(shí)施例中，高壓晶體管包括N型或P型高壓晶體管。圖3是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的表示高壓晶體管的過(guò)壓保護(hù)方法的流程圖。該過(guò)壓保護(hù)方法包括步驟301 303。在步驟301，監(jiān)測(cè)高壓晶體管兩端的電壓以判斷是否發(fā)生過(guò)壓；
在步驟302，當(dāng)發(fā)生過(guò)壓時(shí)導(dǎo)通高壓晶體管；
在步驟303，當(dāng)沒(méi)有發(fā)生過(guò)壓時(shí)，關(guān)斷高壓晶體管。在一個(gè)實(shí)施例中，步驟301進(jìn)一步包括檢測(cè)高壓晶體管兩端的電壓以提供表示高壓晶體管電壓的電信號(hào)；比較該電信號(hào)與第一過(guò)壓閾值，當(dāng)電信號(hào)高于第一過(guò)壓閾值時(shí)表不發(fā)生過(guò)壓；比較該電信號(hào)與第二過(guò)壓閾值，當(dāng)電信號(hào)低于第二過(guò)壓閾值時(shí)表不沒(méi)有過(guò)壓。 上述本發(fā)明的說(shuō)明書(shū)和實(shí)施僅僅以示例性的方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明，這些實(shí)施 例不是完全詳盡的，并不用于限定本發(fā)明的范圍。對(duì)于公開(kāi)的實(shí)施例進(jìn)行變化和修改都是可能的，其他可行的選擇性實(shí)施例和對(duì)實(shí)施例中元件的等同變化可以被本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所了解。本發(fā)明所公開(kāi)的實(shí)施例的其他變化和修改并不超出本發(fā)明的精神和保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種高壓器件，包括 高壓晶體管，具有漏極、柵極和源極；以及 過(guò)壓保護(hù)電路，耦接在高壓晶體管的漏極和源極之間，監(jiān)測(cè)高壓晶體管兩端的電壓以判斷高壓晶體管是否過(guò)壓，并在檢測(cè)到過(guò)壓時(shí)提供第一電信號(hào)至高壓晶體管的柵極以導(dǎo)通聞壓晶體管。
2.如權(quán)利要求I所述的高壓器件，其中過(guò)壓保護(hù)電路包括 電壓檢測(cè)電路，產(chǎn)生表示高壓晶體管兩端電壓的第二電信號(hào)； 過(guò)壓判斷電路，接收第二電信號(hào)，并將第二電信號(hào)和過(guò)壓閾值相比較以產(chǎn)生第一電信號(hào)，其中當(dāng)?shù)诙娦盘?hào)高于過(guò)壓閾值時(shí)，第一電信號(hào)導(dǎo)通高壓晶體管，當(dāng)?shù)诙娦盘?hào)低于過(guò)壓閾值時(shí)，第一電信號(hào)關(guān)斷高壓晶體管。
3.如權(quán)利要求2所述的高壓器件，其中 過(guò)壓閾值包括第一過(guò)壓閾值和第二過(guò)壓閾值； 當(dāng)?shù)诙娦盘?hào)高于第一過(guò)壓閾值時(shí)，第一電信號(hào)導(dǎo)通高壓晶體管；以及 當(dāng)?shù)诙娦盘?hào)低于第二過(guò)壓閾值時(shí)，第一電信號(hào)關(guān)斷高壓晶體管。
4.如權(quán)利要求2所述的高壓器件，其中過(guò)壓判斷電路包括 第一常態(tài)導(dǎo)通高壓晶體管，耦接至高壓晶體管的漏極，自高壓晶體管的漏極為過(guò)壓檢測(cè)電路提供供電電流。
5.如權(quán)利要求4所述的高壓器件，其中過(guò)壓判斷電路進(jìn)一步包括第一常態(tài)導(dǎo)通低壓晶體管，常態(tài)關(guān)斷低壓晶體管和第二常態(tài)導(dǎo)通低壓晶體管，每個(gè)晶體管均具有源極、漏極和柵極，其中 第一常態(tài)導(dǎo)通高壓晶體管的漏極耦接至高壓晶體管的漏極，柵極耦接至地，源極耦接至第一常態(tài)導(dǎo)通低壓晶體管的源極和第二常態(tài)導(dǎo)通低壓晶體管的漏極以形成輸出節(jié)點(diǎn)；第一常態(tài)導(dǎo)通低壓晶體管的柵極耦接至地，漏極耦接至常態(tài)關(guān)斷低壓晶體管的漏極和第二常態(tài)導(dǎo)通低壓晶體管的柵極； 常態(tài)關(guān)斷低壓晶體管的源極和第二常態(tài)導(dǎo)通低壓晶體管的源極均連接至地，常態(tài)關(guān)斷低壓晶體管的柵極耦接至電壓檢測(cè)電路以接收第二電信號(hào)；以及輸出節(jié)點(diǎn)耦接至高壓晶體管的柵極。
6.如權(quán)利要求5所述的高壓器件，其中過(guò)壓判斷電路進(jìn)一步包括 箝位電路，耦接在輸出節(jié)點(diǎn)和地之間，限制高壓晶體管的柵極電壓。
7.一種高壓器件，包括 高壓晶體管，具有第一端，第二端和控制端；以及 用于監(jiān)測(cè)高壓晶體管兩端的電壓以檢測(cè)是否發(fā)生過(guò)壓的構(gòu)件； 用于根據(jù)高壓晶體管兩端電壓產(chǎn)生第一電信號(hào)至高壓晶體管控制端的構(gòu)件，其中當(dāng)過(guò)壓發(fā)生時(shí)，第一電信號(hào)導(dǎo)通高壓晶體管，當(dāng)沒(méi)有發(fā)生過(guò)壓時(shí)，第一電信號(hào)關(guān)斷高壓晶體管。
8.如權(quán)利要求7所述的高壓器件，其中 用于監(jiān)測(cè)高壓晶體管兩端電壓的構(gòu)件包括分壓器，該分壓器產(chǎn)生表示高壓晶體管兩端電壓的第二電信號(hào)；以及 用于產(chǎn)生第一電信號(hào)的構(gòu)件包括 用于將第二電信號(hào)和過(guò)壓閾值相比較以產(chǎn)生第一電信號(hào)的構(gòu)件，其中當(dāng)?shù)诙娦盘?hào)大于過(guò)壓閾值時(shí)第一電信號(hào)導(dǎo)通高壓晶體管，當(dāng)?shù)诙娦盘?hào)小于過(guò)壓閾值時(shí)第一電信號(hào)關(guān)斷聞壓晶體管。
9.如權(quán)利要求8所述的高壓器件，其中過(guò)壓閾值包括第一過(guò)壓閾值和第二過(guò)壓閾值，當(dāng)?shù)诙娦盘?hào)大于第一過(guò)壓閾值時(shí)第一電信號(hào)導(dǎo)通高壓晶體管，當(dāng)?shù)诙娦盘?hào)小于第二過(guò)壓閾值時(shí)第一電信號(hào)關(guān)斷高壓晶體管。
10.一種高壓晶體管的過(guò)壓保護(hù)方法，包括 監(jiān)測(cè)高壓晶體管兩端的電壓以檢測(cè)是否發(fā)生過(guò)壓； 在發(fā)生過(guò)壓時(shí)導(dǎo)通高壓晶體管；以及 在未發(fā)生過(guò)壓時(shí)關(guān)斷高壓晶體管。
11.如權(quán)利要求10所述的過(guò)壓保護(hù)方法，其中監(jiān)測(cè)高壓晶體管兩端電壓的步驟包括 檢測(cè)高壓晶體管兩端的電壓，產(chǎn)生表示高壓晶體管兩端電壓的電信號(hào)； 將電信號(hào)與過(guò)壓閾值相比較，當(dāng)電信號(hào)大于過(guò)壓閾值時(shí)，表示高壓晶體管過(guò)壓，當(dāng)電信號(hào)小于過(guò)壓閾值時(shí)，表示高壓晶體管沒(méi)有過(guò)壓。
12.如權(quán)利要求10所述的過(guò)壓保護(hù)方法，其中監(jiān)測(cè)高壓晶體管兩端電壓的步驟包括 監(jiān)測(cè)高壓晶體管兩端的電壓，產(chǎn)生表示高壓晶體管兩端電壓的電信號(hào)； 將電信號(hào)與第一過(guò)壓閾值相比較，當(dāng)電信號(hào)大于第一過(guò)壓閾值時(shí)，表示高壓晶體管過(guò)壓； 將電信號(hào)與第二過(guò)壓閾值相比較，當(dāng)電信號(hào)小于第二過(guò)壓閾值時(shí)，視為高壓晶體管沒(méi)有過(guò)壓。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種具有過(guò)壓保護(hù)功能的高壓器件及過(guò)壓保護(hù)方法，該高壓器件包括高壓晶體管，具有漏極、柵極和源極；以及過(guò)壓保護(hù)電路，耦接在高壓晶體管的漏極和源極之間，監(jiān)測(cè)高壓晶體管兩端的電壓以判斷高壓晶體管是否過(guò)壓，并在檢測(cè)到過(guò)壓時(shí)提供第一電信號(hào)至高壓晶體管的柵極以導(dǎo)通高壓晶體管。
文檔編號(hào)H03K17/08GK102751968SQ201210186409
公開(kāi)日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月16日
發(fā)明者唐納德·迪斯尼 申請(qǐng)人:成都芯源系統(tǒng)有限公司