體211C和圖14A的半導(dǎo)體211G，然而半導(dǎo)體211K的AC開關(guān)210是僅具有單個基于GaN的器件的真雙向開關(guān)，類似圖5C中所示。半導(dǎo)體211L類似于圖11B的半導(dǎo)體211D和圖14B的半導(dǎo)體211H，然而半導(dǎo)體211K的AC開關(guān)210是僅具有單個基于GaN的器件的真雙向開關(guān)，類似圖5C中所示。AC開關(guān)210的源極端子228A也是元件230A的陰極，而源極端子228B也是元件230B的陰極。
[0114]圖18是半導(dǎo)體裸片211M的分層剖視圖，其包括與AC開關(guān)210 (例如雙向基于GaN的開關(guān))橫向地集成的圖7B的耦合結(jié)構(gòu)221B的示例，該AC開關(guān)210與圖5A的AC開關(guān)6F共用了相同結(jié)構(gòu)。例如，圖18示出了半導(dǎo)體211M，其具有設(shè)置作為耦合結(jié)構(gòu)221B的一部分并且與AC開關(guān)210即類似圖5A的AC開關(guān)6F的共同源極型雙向開關(guān)一起集成在裸片211M上的單片集成開關(guān)(例如有源元件240A和240B)。
[0115]AC開關(guān)210具有負(fù)載端子130A和130B，也各自對應(yīng)于漏極端子227A和227B。AC開關(guān)210是具有源極端子228的共同源極型雙向開關(guān)。AC開關(guān)210進(jìn)一步包括柵極端子226A和226B?？刂破鲉卧?可以經(jīng)由鏈路9B的鏈路19A和19B提供柵極控制信號，以切換AC開關(guān)210導(dǎo)通和關(guān)斷，以控制在裸片211A的與AlGaN層218和GaN層212相鄰的2DEG區(qū)域(未示出)內(nèi)是否電流在負(fù)載端子130A和130B之間流動。
[0116]有源元件240A包括源極端子402A、柵極電極404A、以及對應(yīng)于漏極端子227A和負(fù)載端子130A的漏極端子。源極端子402A連接(例如由接合引線238A)至共同襯底214。柵極電極404A經(jīng)由鏈路19C(例如從控制器或電路)接收信號，其由端子130A和130B之間電壓的極性而推得。例如，當(dāng)端子130A和130B之間電壓是負(fù)性時，柵極電極404A可以接收信號以導(dǎo)通元件240A并且將負(fù)載端子130A耦合至共同襯底214。當(dāng)端子130A和130B之間電壓為正性時，柵極電極404A可以接收信號以關(guān)斷元件240A并且將負(fù)載端子130A從共同襯底214去耦合。
[0117]有源元件240B包括源極端子402B，柵極電極404B，以及對應(yīng)于漏極端子227B和負(fù)載端子130B的漏極端子。源極端子402B連接(例如由接合引線238B)至共同襯底214。柵極電極404B經(jīng)由鏈路19D(例如從控制器或電路)接收信號，其由端子130A和130B之間電壓極性而推得。例如，當(dāng)端子130A和130B之間電壓為正性時，柵極電極404B可以接收信號以導(dǎo)通元件240B并且將負(fù)載端子130B耦合至共同襯底214。當(dāng)端子130A和130B之間電壓為負(fù)性時，柵極電極404B可以接收信號以關(guān)斷元件240B并且將負(fù)載端子130B從共同襯底214去耦合。
[0118]因此，圖18示出了至少部分地形成在GaN層212內(nèi)并且與耦合結(jié)構(gòu)221B (例如包括元件240A和240B以及接合引線238A和238B)單片的集成在半導(dǎo)體裸片2211M上的AC開關(guān)210 (例如雙向開關(guān))。半導(dǎo)體裸片211M的耦合結(jié)構(gòu)221B配置用于，通過將共同襯底214動態(tài)地耦合(例如當(dāng)AC電源2和AC負(fù)載4交換電能時)至負(fù)載端子130A和負(fù)載端子130B之中最低電位負(fù)載端子，而防止在GaN層212中電流崩塌。
[0119]控制器單元5可以響應(yīng)于確定了跨負(fù)載端子130A和負(fù)載端子130B的電壓大于閾值(例如零伏)而確定負(fù)載端子130A是最低電位負(fù)載端子?？刂破鲉卧?可以激活元件240A，以使得共同襯底214處于與負(fù)載端子130A近似相同電位(例如，在幾伏內(nèi)，但是以跨各自耦合結(jié)構(gòu)221A或221B的電壓降而偏離)。
[0120]控制器單元5可以響應(yīng)于確定了跨負(fù)載端子130A和負(fù)載端子130B的電壓小于閾值(例如零伏)而確定負(fù)載端子130B是最低電位負(fù)載端子?？刂破鲉卧?可以激活元件240B，以使得共同襯底214處于與負(fù)載端子130B近似相同電位(例如，在幾伏內(nèi)，但是以跨各自耦合結(jié)構(gòu)221A或221B的電壓降而偏離)。
[0121]圖19是半導(dǎo)體裸片211N的分層剖視圖，其包括與AC開關(guān)210 (例如雙向基于GaN的開關(guān))橫向地集成的圖7B的耦合結(jié)構(gòu)221B的附加示例，該AC開關(guān)210與圖5B的AC開關(guān)6G共用了相同結(jié)構(gòu)。例如，圖19示出了半導(dǎo)體裸片211N，其具有設(shè)置作為耦合結(jié)構(gòu)221B的一部分并且與AC開關(guān)210即類似圖5B的AC開關(guān)6G的共同漏極型雙向開關(guān)集成在裸片211N上的單片集成開關(guān)(例如有源元件240A和240B)。半導(dǎo)體裸片211N包括橫向地集成在AC開關(guān)210相對側(cè)的元件240A和240B。在圖19的示例中，元件240A和240B是晶體管型開關(guān)器件，并且AC開關(guān)210是共同漏極雙向基于GaN的開關(guān)。
[0122]圖20是半導(dǎo)體裸片2110的分層剖視圖，其包括與AC開關(guān)210 (例如雙向基于GaN的開關(guān))橫向地集成的圖7B的耦合結(jié)構(gòu)221B的附加示例，該AC開關(guān)210與圖5C的AC開關(guān)6H共用了相同結(jié)構(gòu)。半導(dǎo)體裸片2110包括橫向地集成在AC開關(guān)210相對側(cè)的元件240A和240B。在圖20的示例中，元件240A和240B是晶體管型開關(guān)器件，以及AC開關(guān)210是僅具有類似圖5C中所示單個基于GaN的器件的真雙向開關(guān)。
[0123]圖21是示出了根據(jù)本公開一個或多個方面的圖7B中所示功率電路200B的示例操作的流程圖。例如，圖21的操作可以由控制器單元5的至少一個處理器、或由至少一個處理器可操作的控制器單元5的至少一個模塊而執(zhí)行，以控制圖7B的功率電路200B，同時控制在AC電源2和AC負(fù)載4之間AC電能交換。以下在圖1的系統(tǒng)1A的背景下描述圖21。
[0124]控制器單元5可以從耦合至AC負(fù)載的基于II1-V半導(dǎo)體的雙向開關(guān)的第一負(fù)載端子電位和第二負(fù)載端子電位之中確定出最低電位。基于II1-V半導(dǎo)體的雙向開關(guān)可以至少部分地形成在形成于半導(dǎo)體裸片的共同襯底頂部上的II1-V半導(dǎo)體層內(nèi)(700)。例如，經(jīng)由鏈路9A和9C，控制器單元5可以接收關(guān)于在功率電路200B的AC開關(guān)210的負(fù)載端子130A和130B的每一個處的電壓電平的信息。
[0125]響應(yīng)于確定第一負(fù)載端子在最低電位下(710)，控制器單元5可以激活功率電路的耦合結(jié)構(gòu)的第一元件，以防止在II1-V半導(dǎo)體層中電流崩塌(720)。例如，基于經(jīng)由鏈路9A和9C接收的關(guān)于在AC開關(guān)210的負(fù)載端子130A和130B的每個處的電壓電平的信息，控制器單元5可以確定負(fù)載端子130A處于比負(fù)載端子130B更大的電壓電平下。控制器單元5可以激活功率電路200B的元件240B，以便于在節(jié)點(diǎn)222處將襯底212耦合至負(fù)載端子130B。
[0126]響應(yīng)于確定第二負(fù)載端子電位是最低電位(730)，控制器單元5可以激活功率電路的耦合結(jié)構(gòu)的第二元件，以防止在II1-V半導(dǎo)體層電流崩塌(740)。例如，基于經(jīng)由鏈路9A和9C接收的關(guān)于在AC開關(guān)210的負(fù)載端子130A和130B每個處電壓電平的信息，控制器單元5可以確定負(fù)載端子130B處于比負(fù)載端子130A更大的電壓電平下?？刂破鲉卧?可以激活功率電路200B的元件240A，以便于在節(jié)點(diǎn)222處將襯底212耦合至負(fù)載端子130A。
[0127]在一些示例中，控制器單元5可以通過至少激活耦合結(jié)構(gòu)的第一晶體管型開關(guān)而激活耦合結(jié)構(gòu)的第一元件以將共同襯底電耦合至第一負(fù)載端子，以及控制器單元5可以通過至少激活耦合結(jié)構(gòu)的第二晶體管型開關(guān)而激活耦合結(jié)構(gòu)的第二元件以將共同襯底電耦合至第二負(fù)載端子。例如，當(dāng)控制器單元5確定了負(fù)載端子130A處于比負(fù)載端子130B更低電位下時，控制器單元5可以使得元件240A的晶體管型開關(guān)工作在導(dǎo)通狀態(tài)下。相反地，當(dāng)控制器單元5確定了負(fù)載端子130B處于比負(fù)載端子130A更低電位下時，控制器單元5可以使得元件240B的晶體管型開關(guān)工作在導(dǎo)通狀態(tài)下。
[0128]在一些示例中，響應(yīng)于確定了第一負(fù)載端子是最低電位負(fù)載端子，控制器單元5可以去激活耦合結(jié)構(gòu)的第二元件以將共同襯底從第二負(fù)載端子去耦合，并且響應(yīng)于確定了第二負(fù)載端子是最低電位負(fù)載端子，控制器單元5可以去激活耦合結(jié)構(gòu)的第一元件以將共同襯底從第一負(fù)載端子去耦合。例如，當(dāng)控制器單元5確定了負(fù)載端子130A處于比負(fù)載端子130B更低電位下時，控制器單元5可以使得元件240B的晶體管型開關(guān)工作在關(guān)斷狀態(tài)下。相反地，當(dāng)控制器單元5確定了負(fù)載端子130B處于比負(fù)載端子130A更低電位下時，控制器單元5可以使得元件240A的晶體管型開關(guān)以工作在關(guān)斷狀態(tài)下。
[0129]條款1，一種功率電路，包括:包括共同襯底以及形成在共同襯底頂部上II1-V半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體裸片，其中:至少一個雙向開關(guān)器件至少部分地形成在II1-V半導(dǎo)體層內(nèi)，以及至少一個雙向開關(guān)包括至少第一負(fù)載端子和第二負(fù)載端子；以及配置用于將半導(dǎo)體裸片的共同襯底動態(tài)地耦合至第一負(fù)載端子的第一電位和第二負(fù)載端子的第二電位之中的最低電位的耦合結(jié)構(gòu)。
[0130]條款2，條款1的功率電路，其中，II1-V半導(dǎo)體層包括II1-V半導(dǎo)體材料，其中II1-V半導(dǎo)體材料選自由以下各項(xiàng)構(gòu)成的組:氮化硼(BN)、磷化硼(BP)、砷化硼(BAs)、氮化鋁(A1N)、磷化鋁(A1P)、砷化鋁(AlAs)、銻化鋁(AlSb)、氮化鎵(GaN)、磷化鎵(GaP)、砷化鎵(GaAs)、銻化鎵(GASb)、氮化銦(InN)、磷化銦(InP)、砷化銦(InAs)、銻化銦(InSb)、氮化鈦(TiN)、磷化鈦(TiP)、砷化鈦(TiAs)和銻化鈦(TiSb)。
[0131]條款3，條款1-2任一的功率電路，其中，耦合結(jié)構(gòu)進(jìn)一步配置用于通過將半導(dǎo)體裸片的共同襯底動態(tài)地耦合至最低電位而防止在πι-v半導(dǎo)體層中電流崩塌。
[0132]條款4。條款1-3任一的功率電路，其中:親合結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在共同襯底和第一負(fù)載端子之間的第一元件，以及設(shè)置在共同襯底和第二負(fù)載端子之間的第二元件，第一元件配置用于響應(yīng)于跨第一和第二負(fù)載端子的電壓大于閾值而將共同襯底電耦合至第一負(fù)載端子，以及第二元件配置用于響應(yīng)于跨第一和第二負(fù)載端子的電壓小于閾值而將共同襯底電耦合至第二負(fù)載端子。
[0133]條款5，條款4的功率電路，其中，第一和第二元件每個包括各自的基于晶體管的開關(guān)。
[0134]條款6，條款4-5任一的功率電路，其中，第一和第二元件每個包括各自的二極管。
[0135]條款7，條款6的功率電路，其中，第一和第二元件的每個的各自的二極管是肖特基二極管。
[0136]條款8，條款6-7任一的功率電路，其中，第一和第二元件的每個的各自的二極管是低壓二極管和橫向高電子迀移率晶體管的相應(yīng)共射共基型設(shè)置。
[0137]條款9，條款1-8任一的功率電路，進(jìn)一步包括控制單元，其配置用于控制耦合結(jié)構(gòu)將半導(dǎo)體裸片的共同襯底動態(tài)地耦合至第一電位和第二電位之中的最低電位。
[0138]條款10，條款9的功率電路，其中，控制單元進(jìn)一步配置用于:響應(yīng)于確定了跨第一負(fù)載端子和第二負(fù)載端子的電壓大于閾值而確定第一負(fù)載端子是最低電位負(fù)載端子；以及響應(yīng)于確定了跨第一負(fù)載端子和第二負(fù)載端子的電壓小于閾值而確定第二負(fù)載端子是最低電位負(fù)載端子。
[0139]條款11，條款9-10任一的功率電路，其中，控制單元進(jìn)一步配置用于:響應(yīng)于確定了第一電位小于第二電位而確定第一負(fù)載端子是最低電位負(fù)載端子；以及響應(yīng)于確定了第二電位小于第一電位而確定第二負(fù)載端子是最低電位負(fù)載端子。
[0140]條款12，一種半導(dǎo)體裸片，包括:共同襯底；形成在共同襯底頂部上的II1-V半導(dǎo)體層；至少部分地形成在II1-V半導(dǎo)體層內(nèi)的雙向開關(guān)器件，雙向開關(guān)器件至少具有第一負(fù)載端子和第二負(fù)載端子；以及配置用于將共同襯底動態(tài)地耦合至第一負(fù)載端子的第一電位和第二負(fù)載端子的第二電位之中的最低電位的耦合結(jié)構(gòu)。
[0141]條款13，條款12的半導(dǎo)體裸片，其中，耦合結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在共同襯底和第一負(fù)載端子之間的第一元件，以及設(shè)置在共同襯底和第二負(fù)載端子之間的第二元件，第一元件配置用于響應(yīng)于第一電位小于第二電位而將共同襯底電耦合至第一負(fù)載端子，以及第二元件配置用于響應(yīng)于第二電位小于第一電位而將共同襯底電耦合至第二負(fù)載端子。
[0142]條款14，條款13的半導(dǎo)體裸片，其中，第一和第二元件每個包括至少部分地形成在GaN層內(nèi)的各自的基于晶體管的開關(guān)。
[0143]條款15，條款13-14任一的半導(dǎo)體裸片，其中，第一和第二元件每個包括各自的二極管。
[0144]條款16，條款15的半導(dǎo)體裸片，其中，第一和第二元件的每個的各自的二極管是肖特基二極管。
[0145]條款17，條款15-16的任一的半導(dǎo)體裸片，其中，第一和第二元件的每個的各自的二極管是低壓二極管和橫向高電子迀移率晶體管的相應(yīng)共射共基型設(shè)置。
[0146]條款18，條款12-17任一的半導(dǎo)體裸片，其中，雙向開關(guān)器件包括用于當(dāng)關(guān)斷時阻斷第一負(fù)載端子處的正性電流的第一基于II1-V半導(dǎo)體的器件，以及當(dāng)關(guān)斷時用于阻斷第二負(fù)載端子處的負(fù)性電流的第二基于II1-V半導(dǎo)體的開關(guān)器件。
[0147]條款19，條款12-18任一的半導(dǎo)體裸片，其中，II1-V半導(dǎo)體層是第一 II1-V半導(dǎo)體層，半導(dǎo)體裸片進(jìn)一步包括形成于共同襯底頂部上的第二 II1-V半導(dǎo)體層，其中雙向開關(guān)器件包括至少部分地形成在第一 II1-V半導(dǎo)體層內(nèi)的第一基于II1-V半導(dǎo)體的開關(guān)器件，以及至少部分地形成在第二 II1-V半導(dǎo)體層內(nèi)的第二基于II1-V半導(dǎo)體的開關(guān)器件。
[0148]條款20，條款12-19任一的半導(dǎo)體裸片，其中，雙向開關(guān)器件包括第一基于II1-V半導(dǎo)體的開關(guān)器件和第二基于II1-V半導(dǎo)體的開關(guān)器件，以及其中，第一基于II1-V半導(dǎo)體的開關(guān)器件和第二基于II1-V半導(dǎo)體的開關(guān)器件共用了共同源極，以及第一基于II1-V半導(dǎo)體的開關(guān)器件和第二基于II1-V