專利名稱：可編程阻斷型浪涌保護(hù)器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明可編程阻斷型浪涌保護(hù)器件涉及一種半導(dǎo)體器件，涉及半導(dǎo)體浪涌保護(hù)器件的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電源浪涌或瞬態(tài)過壓定義為電子線路中出現(xiàn)顯著超出設(shè)計(jì)值的電壓，它主要有雷擊、電力線搭接、電力線感應(yīng)、或者地彈。當(dāng)電源浪涌足夠高，瞬態(tài)過壓對計(jì)算機(jī)、電話等電子設(shè)備可以造成嚴(yán)重的損害。它同樣也會造成設(shè)備壽命減少。瞬態(tài)電壓浪涌抑制器限制了電力浪涌耦合到設(shè)備的能量，從而保護(hù)電子設(shè)備不被損害。這類的產(chǎn)品包括，浪涌保護(hù)晶閘管、氧化物壓敏電阻和雪崩二極管。這兩種類型的器件都是并聯(lián)在被保護(hù)電路，瞬態(tài)電流會從它們提供的并聯(lián)通路流出。這類并聯(lián)保護(hù)存在較多問題。它們包括
(1)與具體的浪涌類型有關(guān)，需要選擇繁多的型號匹配；
(2)會限制系統(tǒng)帶寬(容性負(fù)載限制它們只能用于低帶寬的應(yīng)用)；
(3)需要多個(gè)元件構(gòu)成的復(fù)雜設(shè)計(jì)，導(dǎo)致高的失效率；
(4)經(jīng)常需要較大的空間；
(5)針對保護(hù)設(shè)計(jì)方案而言，單位成本高。目前得益于不間斷電源供應(yīng)器(UPS)的引入，家用電腦、衛(wèi)星接收和其他家庭應(yīng)用設(shè)備已經(jīng)擁有更為安全的保護(hù)。但是，計(jì)算機(jī)和其他數(shù)據(jù)系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)線與外部世界相連， 這些數(shù)據(jù)線工作在非常低的電壓信號而且非常敏感。不幸的是，由于并聯(lián)保護(hù)存在的較多問題，目前的浪涌保護(hù)技術(shù)仍然不能給予這類系統(tǒng)足夠的安全保證。結(jié)果是，眾多公司在生產(chǎn)率降低和損害設(shè)備的修復(fù)上付出了昂貴的代價(jià)。為此本發(fā)明提出一種阻斷型浪涌保護(hù)器件(Blocking Surge Protector)，以下簡稱BSP，與傳統(tǒng)的旁路瞬態(tài)保護(hù)器將能量從負(fù)載轉(zhuǎn)移的工作原理不同，BSP與負(fù)載串聯(lián)，從而使它能夠特定地保護(hù)單個(gè)負(fù)載。以克服上述缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于為被保護(hù)系統(tǒng)提供一種可編程阻斷型浪涌保護(hù)器件(BSP)，該器件通過采用阻斷型浪涌保護(hù)器件閾值條件的外部可編程技術(shù)，實(shí)現(xiàn)器件工作條件的范圍大大增加。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是一種可編程阻斷型浪涌保護(hù)器件，由耗盡型場效應(yīng)晶體管和電阻構(gòu)成，包括第一耗盡型場效應(yīng)晶體管、第二耗盡型場效應(yīng)晶體管、第三耗盡型場效應(yīng)晶體管、第一電阻、第二電阻及外部電阻構(gòu)成串聯(lián)結(jié)構(gòu)的導(dǎo)通路徑，形成電路模塊其中，
第一耗盡型場效應(yīng)晶體管的漏極與模塊輸入端相連，源極與外部電阻的第一接入端相連，柵極與第二耗盡型場效應(yīng)晶體管的源極相連；第二耗盡型場效應(yīng)晶體管的漏極與模塊輸出端相連，源極與第三耗盡型場效應(yīng)晶體管的漏極相連，柵極與第一耗盡型場效應(yīng)晶體管的源極相連；
第三耗盡型場效應(yīng)晶體管的源極與外部電阻的第二接入端相連，柵極與第一電阻和第二電阻分別相連；
第一電阻的另一端與模塊輸入端相連，第二電阻的另一端與模塊輸出端相連，形成雙向向浪涌保護(hù)器件。所述三個(gè)耗盡型場效應(yīng)晶體管在正常工作情況下均導(dǎo)通，整個(gè)電路模塊表現(xiàn)為小電阻的“短路”狀態(tài)，類似于熔絲正常工作下的特性；當(dāng)輸入端進(jìn)入正向浪涌(即輸出端進(jìn)入負(fù)向浪涌)，所述第一耗盡型場效應(yīng)晶體管及第三耗盡型場效應(yīng)晶體管的漏源電阻增大，相互反饋形成夾斷，最終輸入端到輸出端形成高阻狀態(tài)，整個(gè)電路模塊表現(xiàn)為高阻的“阻斷” 狀態(tài)，類似于熔絲的熔斷狀態(tài)，從而“阻斷”正向浪涌經(jīng)過電路模塊進(jìn)入被保護(hù)系統(tǒng)。同理，當(dāng)輸入端進(jìn)入負(fù)向浪涌(即輸出端進(jìn)入正向浪涌)時(shí)，所述第二耗盡型場效應(yīng)晶體管及第三耗盡型場效應(yīng)晶體管相互反饋形成夾斷，“阻斷”負(fù)向浪涌經(jīng)過保護(hù)模塊進(jìn)入被保護(hù)系統(tǒng)。該電路模塊從小電阻的“短路”狀態(tài)到高阻的“阻斷”狀態(tài)的快速轉(zhuǎn)變與流經(jīng)該模塊的電流有關(guān)，當(dāng)電流增加到設(shè)定的閾值就會觸發(fā)模塊的狀態(tài)轉(zhuǎn)變，故引起電路從導(dǎo)通態(tài)到阻斷態(tài)轉(zhuǎn)變的閾值電流可定義為器件觸發(fā)電流。由于模塊接入一外部電阻，外部電阻會影響所述第一耗盡型場效應(yīng)晶體管及第三耗盡型場效應(yīng)管的相互反饋，從而能夠調(diào)整器件的觸發(fā)電流It。當(dāng)外部電阻為零時(shí)，器件具有最大的觸發(fā)電流，隨著外部電阻的增加，器件的觸發(fā)電流不斷減小，因此通過確定外部電阻的阻值從而實(shí)現(xiàn)器件的觸發(fā)電流的可編程。本發(fā)明提供了一種全新的浪涌保護(hù)方法，BSP與傳統(tǒng)的旁路瞬態(tài)保護(hù)器將能量從負(fù)載轉(zhuǎn)移的工作原理不同，BSP與負(fù)載串聯(lián)，從而使它能夠特定地保護(hù)單個(gè)負(fù)載。當(dāng)它達(dá)到他的觸發(fā)閾值后，會改變狀態(tài)，然后使浪涌重定向經(jīng)氣體放電管等初級防護(hù)通路流過，從而 “阻斷”進(jìn)入被保護(hù)設(shè)備的瞬態(tài)浪涌。BSP的全新的浪涌保護(hù)原理解決了傳統(tǒng)浪涌保護(hù)器件的存在問題
(1)能夠適用多種的浪涌類型，不存在繁雜的選型；
(2)串聯(lián)應(yīng)用，不影響系統(tǒng)帶寬，可應(yīng)用于高速數(shù)據(jù)系統(tǒng)的保護(hù)；
(3)應(yīng)用設(shè)計(jì)簡單，降低保護(hù)設(shè)計(jì)的失效率；
(4)同時(shí)實(shí)現(xiàn)過流過壓防護(hù)，替代多個(gè)器件的功能，相應(yīng)減小了空間占用；
(5)針對保護(hù)設(shè)計(jì)方案而言，單位成本降低。(6)基本的阻斷型浪涌保護(hù)器件仍然是具有固定的觸發(fā)閾值，適合確定的應(yīng)用環(huán)境，通過實(shí)現(xiàn)器件觸發(fā)閾值的外部可編程，將使一款型號的器件能夠滿足多種應(yīng)用要求，大大提高了器件應(yīng)用的靈活性。在上述方案的基礎(chǔ)上，作為本發(fā)明的一個(gè)改進(jìn)，所述的浪涌保護(hù)器件還包括第三電阻，第三電阻并聯(lián)于第三耗盡型場效應(yīng)晶體管的源極和漏極之間，即連接第一耗盡型場效應(yīng)晶體管的源極和第二耗盡型場效應(yīng)晶體管的源極。第三電阻能夠在第一耗盡型場效應(yīng)晶體管或第二耗盡型場效應(yīng)晶體管關(guān)斷后，為它們的源極提供穩(wěn)定的電位，避免該節(jié)點(diǎn)在雙向浪涌保護(hù)器件“阻斷”狀態(tài)下處于浮空，保證雙向浪涌保護(hù)器件在瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)不受該節(jié)點(diǎn)存儲電荷的影響。在上述方案的基礎(chǔ)上，作為本發(fā)明的又一個(gè)改進(jìn)，所述的浪涌保護(hù)器件還包括由多數(shù)個(gè)電阻構(gòu)成的第一反饋分壓器及第二反饋分壓器，其中，
第一反饋分壓器及第二反饋分壓器均并聯(lián)于第三耗盡型場效應(yīng)晶體管的漏極和外部電阻的第一接入端之間；
第一反饋分壓器的中間節(jié)點(diǎn)與第一耗盡型場效應(yīng)晶體管的柵極相連； 第二反饋分壓器的中間節(jié)點(diǎn)與第二耗盡型場效應(yīng)晶體管的柵極相連。利用所述反饋分壓器減小了雙向阻斷型浪涌保護(hù)器件在“短路”狀態(tài)下的串聯(lián)電阻，降低了正常工作情況下雙向浪涌保護(hù)器件對被保護(hù)系統(tǒng)的信號電壓及功耗的影響。在上述方案的基礎(chǔ)上，第一反饋分壓器由第四電阻和第五電阻串聯(lián)構(gòu)成，第四電阻與第五電阻之間為第一反饋分壓器的中間節(jié)點(diǎn)；第二反饋分壓器由第六電阻和第七電阻構(gòu)成，第六電阻與第七電阻之間為第二反饋分壓器的中間節(jié)點(diǎn)。在上述方案的基礎(chǔ)上，所述的第一耗盡型場效應(yīng)晶體管或第二耗盡型場效應(yīng)晶體管為金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(M0SFET)、結(jié)型場效應(yīng)晶體管(JFET)或靜電感應(yīng)場效應(yīng)晶體管(SIT)中的一種，且導(dǎo)電溝道類型相同，并與第三耗盡型場效應(yīng)晶體管(Q3)的導(dǎo)電溝道類型相反。在上述方案的基礎(chǔ)上，所述的第一耗盡型場效應(yīng)晶體管和第二耗盡型場效應(yīng)晶體管均為金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(M0SFET)。在上述方案的基礎(chǔ)上，所述的第一耗盡型場效應(yīng)晶體管和第二耗盡型場效應(yīng)晶體管均為高壓金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(HV M0SFET)。在上述方案的基礎(chǔ)上，所述的第三耗盡型場效應(yīng)晶體管為結(jié)型場效應(yīng)晶體管 (JFET)0在上述方案的基礎(chǔ)上，提供一種對第一、第二、第三耗盡型場效應(yīng)晶體管類型及其導(dǎo)電溝道類型的具體方案，所述第一耗盡型場效應(yīng)晶體管及第二耗盡型場效應(yīng)晶體管均為耗盡型N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(NM0SFET)。通過高壓耗盡型N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(HV NM0SFET)的漏極與雙向浪涌保護(hù)器件(BSP)模塊輸入端或模塊輸出端相連，保證雙向浪涌保護(hù)器件(BSP) “阻斷”時(shí)可以承受正負(fù)幾百伏的高壓?？紤]到耗盡型P溝道結(jié)型場效應(yīng)晶體管PJFET相比其他耗盡型P溝道場效應(yīng)晶體管具有更為優(yōu)越的通態(tài)性能及更寬的夾斷電壓范圍，因此選擇耗盡型PJFET與耗盡型HV NM0SFET串聯(lián)，保證了雙向BSP在“短路”狀態(tài)下更小的串聯(lián)電阻和在發(fā)生“阻斷”時(shí)與耗盡型HV NM0SFET相互反饋形成更快的關(guān)斷。或者，所述第一耗盡型場效應(yīng)晶體管及第二耗盡型場效應(yīng)晶體管均為耗盡型P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(PM0SFET)；所述第三耗盡型場效應(yīng)晶體管為耗盡型N 溝道結(jié)型場效應(yīng)晶體管(NJFET)。第一耗盡型場效應(yīng)晶體管(Ql)和第二耗盡型場效應(yīng)晶體管(Q2)進(jìn)一步優(yōu)選高壓耗盡型N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(HV NM0SFET)，所述第三耗盡型場效應(yīng)晶體管為耗盡型P溝道結(jié)型場效應(yīng)晶體管(PJFET)
本發(fā)明的有益效果是 本發(fā)明是一種與大多數(shù)浪涌保護(hù)器件不同的半導(dǎo)體器件，無需電源供應(yīng)，其行為與可重置的熔絲相似，因?yàn)樗梢栽诩{秒級時(shí)間內(nèi)觸發(fā)并與脆弱的電子設(shè)備斷開連接，直到瞬態(tài)浪涌過去后恢復(fù)常態(tài)。與傳統(tǒng)的旁路瞬態(tài)保護(hù)器將能量從負(fù)載轉(zhuǎn)移的工作原理不同，阻斷型浪涌保護(hù)器件與負(fù)載串聯(lián)，從而使它能夠特定地保護(hù)單個(gè)負(fù)載。由于本發(fā)明的浪涌保護(hù)器件可以串聯(lián)在被保護(hù)線路上，因此能夠用于高帶寬的系統(tǒng)，而傳統(tǒng)器件無論是壓敏電阻、晶閘管還是雪崩二極管等并聯(lián)保護(hù)器件都無法應(yīng)用于這些系統(tǒng)；
本發(fā)明的應(yīng)用方法簡單，便于保護(hù)設(shè)計(jì)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)過電壓和過電流保護(hù)，需要更少的元件和更小的空間，能夠替代多種類型的器件，相對單位成本更低；
本發(fā)明在阻斷型浪涌保護(hù)技術(shù)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了該類型浪涌保護(hù)器件的觸發(fā)電流可編程，進(jìn)一步提升了阻斷型浪涌保護(hù)器件的應(yīng)用靈活性。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的電路結(jié)構(gòu)原理圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例2的電路結(jié)構(gòu)原理圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例3的電路結(jié)構(gòu)原理圖。圖4為本發(fā)明實(shí)施例4的電路結(jié)構(gòu)原理圖。附圖中標(biāo)號說明 10、20、30、40 —浪涌保護(hù)器件 Ql 一第一耗盡型場效應(yīng)晶體管 Q2 —第二耗盡型場效應(yīng)晶體管 Q3 —第二耗盡型場效應(yīng)晶體管 Rl—第一電阻R2—第二電阻 R 一第一反饋分壓器 R4 —第四電阻 R’ 一第二反饋分壓器 R6 —第六電阻 Rex 一外部電阻 S 一源極 D —漏極G —柵極。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步闡述。實(shí)施例1
請參閱圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的電路結(jié)構(gòu)原理圖所示，一種雙向阻斷型浪涌保護(hù)器件10，由第一耗盡型場效應(yīng)晶體管Ql (耗盡型N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管 NM0SFET)、第二耗盡型場效應(yīng)晶體管Q2 (耗盡型N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管 NM0SFET)、第三耗盡型場效應(yīng)晶體管Q3 (耗盡型P溝道結(jié)型場效應(yīng)晶體管PJFET)、第一電阻Rl (恒流源電阻)、第二電阻R2 (恒流源電阻)及外部電阻(Rex)構(gòu)成串聯(lián)結(jié)構(gòu)的導(dǎo)通路徑，形成電路模塊，其中
第一耗盡型場效應(yīng)晶體管Ql的漏極D與模塊輸入端相連，源極S與外部電阻第一接入端相連，柵極G與第二耗盡型場效應(yīng)晶體管Q2的源極S相連；
第二耗盡型場效應(yīng)晶體管Q2的漏極D與模塊輸出端相連，源極S與第三耗盡型場效應(yīng)
R3 一第三電阻 R5 一第五電阻 R7 一第七電阻晶體管的漏極D相連，柵極G與第一耗盡型場效應(yīng)晶體管Ql的源極S相連；
第三耗盡型場效應(yīng)晶體管Q3的源極與外部電阻Rex的第二接入端相連，柵極G與第一電阻Rl和第二電阻R2分別相連；
第一電阻Rl的另一端與模塊輸入端相連，第二電阻R2的另一端與模塊輸出端相連，構(gòu)成雙向可編程浪涌保護(hù)器件10。本實(shí)施例中，可編程浪涌保護(hù)器件10 (BSP)的工作原理描述如下
當(dāng)被保護(hù)線路正常工作時(shí)，模塊輸入端與輸出端壓降較小，因?yàn)榇?lián)的第一耗盡型場效應(yīng)晶體管Ql、第二耗盡型場效應(yīng)晶體管Q2和第三耗盡型場效應(yīng)晶體管Q3都是耗盡型，所以模塊輸入端到輸出端為小電阻特性，此時(shí)作為整個(gè)模塊的雙向浪涌保護(hù)器件10表現(xiàn)為正常的“短路”狀態(tài)。當(dāng)被保護(hù)線路發(fā)生由雷擊或電源搭接引起的正向浪涌，模塊輸入端與輸出端承受的壓降迅速增大，流經(jīng)雙向浪涌保護(hù)器件10的電流也迅速增大，從而引起第一耗盡型場效應(yīng)晶體管Ql的漏源壓降和第三耗盡型場效應(yīng)晶體管Q3的源漏壓降迅速增加。由于第三耗盡型場效應(yīng)晶體管Q3的源漏壓降反饋成為第一耗盡型場效應(yīng)晶體管 Ql的負(fù)柵源偏壓，隨著第三耗盡型場效應(yīng)晶體管Q3的源漏壓降增加，第一耗盡型場效應(yīng)晶體管Ql的柵源偏壓負(fù)向增加，導(dǎo)致第一耗盡型場效應(yīng)晶體管Ql的漏源電阻增大，進(jìn)一步引起第一耗盡型場效應(yīng)晶體管Ql的漏源壓降增大。由于第三耗盡型場效應(yīng)晶體管Q3的柵極電位通過第一電阻Rl及第二電阻R2構(gòu)成的恒定電流源的耦合，跟隨第一耗盡型場效應(yīng)晶體管Ql的漏極電位，因此第一耗盡型場效應(yīng)晶體管Ql的漏源壓降與外部電阻的壓降之和反饋成為第三耗盡型場效應(yīng)晶體管Q3的正柵源偏壓。隨著第一耗盡型場效應(yīng)晶體管Ql的漏源壓降增加，第三耗盡型場效應(yīng)晶體管 Q3的柵源偏壓正向增加，導(dǎo)致第三耗盡型場效應(yīng)晶體管Q3的源漏電阻增大。而第三耗盡型場效應(yīng)晶體管Q3的源漏電阻增大引起的源漏壓降與外部電阻壓降之和又形成反饋，進(jìn)一步引起第一耗盡型場效應(yīng)晶體管Ql的柵源偏壓負(fù)向增大。如上所述，當(dāng)正向浪涌電流進(jìn)入輸入端時(shí)，雙向浪涌保護(hù)器件10內(nèi)部兩個(gè)串聯(lián)的第一耗盡型場效應(yīng)晶體管Ql和第三耗盡型場效應(yīng)晶體管Q3之間形成相互關(guān)斷的循環(huán)反饋，耗盡型N溝道第二耗盡型場效應(yīng)晶體管Q2始終導(dǎo)通，直到流經(jīng)外部電阻Rex及第一耗盡型場效應(yīng)晶體管Ql和第三耗盡型場效應(yīng)晶體管Q3的電流達(dá)到使第一耗盡型場效應(yīng)晶體管Ql和第三耗盡型場效應(yīng)晶體管Q3完全關(guān)斷的閾值，第一耗盡型場效應(yīng)晶體管Ql和第三耗盡型場效應(yīng)晶體管Q3會迅速進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)，模塊輸入端到輸出端形成高阻，此時(shí)作為整個(gè)模塊的浪涌保護(hù)器件10表現(xiàn)為“阻斷”狀態(tài)。在第一耗盡型場效應(yīng)晶體管Ql和第三耗盡型場效應(yīng)晶體管Q3由導(dǎo)通進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)的過程中，外部電阻Rex貢獻(xiàn)了一部分的反饋壓降，因此其降低了第一耗盡型場效應(yīng)晶體管Ql和第三耗盡型場效應(yīng)晶體管Q3的截止所需的電流，即減小了所述浪涌保護(hù)器件10 在正向浪涌保護(hù)時(shí)進(jìn)入高阻狀態(tài)所需的觸發(fā)電流。隨著外部電阻Rex的增加，所述浪涌保護(hù)器件10的觸發(fā)電流會減小，二者之間形成的確定關(guān)系將成為觸發(fā)電流編程依據(jù)。器件使用者可以通過查表法或查圖法的方式選擇一定阻值的外部電阻，從而獲得器件保護(hù)應(yīng)用所需觸發(fā)電流。同理，當(dāng)被保護(hù)線路發(fā)生負(fù)向浪涌，相當(dāng)于此時(shí)模塊的輸出端進(jìn)入正向浪涌，與模塊輸出端相連的耗盡型N溝道第二耗盡型場效應(yīng)晶體管Q2與第三耗盡型P溝道場效應(yīng)管 Q3形成相互關(guān)斷的循環(huán)反饋，耗盡型N溝道第一耗盡型場效應(yīng)晶體管Ql始終導(dǎo)通，直到流經(jīng)第二耗盡型場效應(yīng)晶體管Q2和第三耗盡型場效應(yīng)晶體管Q3的電流達(dá)到使第二耗盡型場效應(yīng)晶體管Q2和第三耗盡型場效應(yīng)晶體管Q3完全關(guān)斷的閾值，第二耗盡型場效應(yīng)晶體管Q2和第三耗盡型場效應(yīng)晶體管Q3會迅速進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)，模塊輸出端到輸入端形成高阻， 從而阻斷從模塊輸出端進(jìn)入的正向浪涌，即從模塊輸入端進(jìn)入的負(fù)向浪涌。在第二耗盡型場效應(yīng)晶體管Q2和第三耗盡型場效應(yīng)晶體管Q2由導(dǎo)通進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)的過程中，外部電阻 Rex貢獻(xiàn)了一部分的反饋壓降，因此其降低了第二耗盡型場效應(yīng)晶體管Q2和第三耗盡型場效應(yīng)晶體管Q3的截止所需的電流，即減小了所述浪涌保護(hù)器件10在負(fù)向浪涌時(shí)進(jìn)入高阻狀態(tài)所需的觸發(fā)電流。實(shí)施例2
請參閱圖2為本發(fā)明實(shí)施例2的電路結(jié)構(gòu)原理圖所示，為針對實(shí)施例1的浪涌保護(hù)器件的一個(gè)改進(jìn)，浪涌保護(hù)器件20增加了第三電阻R3 (偏置電阻)，第三電阻R3并聯(lián)于第三耗盡型場效應(yīng)晶體管Q3的源極S和漏極D之間，即第三電阻R3連接耗盡型N溝道場效應(yīng)晶體管Ql的源極S與耗盡型N溝道場效應(yīng)晶體管Q2的源極S。第三電阻R3在第一耗盡型場效應(yīng)晶體管Q1、第二耗盡型場效應(yīng)晶體管Q2中的任意一個(gè)關(guān)斷后，為第一耗盡型場效應(yīng)晶體管Ql的源極S或第二耗盡型場效應(yīng)晶體管Q2的源極S提供穩(wěn)定的電位，避免該節(jié)點(diǎn)在浪涌保護(hù)器件20的“阻斷”狀態(tài)下處于浮空，保證雙向浪涌保護(hù)器件20在瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)不受該節(jié)點(diǎn)存儲電荷的影響，保證了雙向浪涌保護(hù)器件 20穩(wěn)定地阻斷正反向瞬態(tài)浪涌。實(shí)施例3
請參閱圖3為本發(fā)明實(shí)施例3的電路結(jié)構(gòu)原理圖所示，為針對實(shí)施例1的浪涌保護(hù)器件的一個(gè)改進(jìn)，浪涌保護(hù)器件30還包括第一反饋分壓器R及第二反饋分壓器R’，其中，
第一反饋分壓器R由第四電阻R4和第五電阻R5串聯(lián)構(gòu)成，第四電阻R4與第五電阻R5 之間為第一反饋分壓器R的中間節(jié)點(diǎn)；第二反饋分壓器R’由第六電阻R6和第七電阻R7構(gòu)成，第六電阻R6與第七電阻R7之間為第二反饋分壓器R’的中間節(jié)點(diǎn)。第一反饋分壓器R并聯(lián)于第三耗盡型場效應(yīng)晶體管Q3的漏極D與外部電阻Rex 的第一接入端之間，該第一反饋分壓器R的中間節(jié)點(diǎn)與第一耗盡型場效應(yīng)晶體管Ql的柵極 G相連；
第二反饋分壓器R’并聯(lián)于第三耗盡型場效應(yīng)晶體管Q3的漏極D與外部電阻Rex的第一接入端之間，該第二反饋分壓器R’的中間節(jié)點(diǎn)與第二耗盡型場效應(yīng)晶體管Q2的柵極G 相連。通過第四電阻R4和第五電阻R5構(gòu)成的第一反饋分壓器R，第三耗盡型場效應(yīng)晶體管Q3的源漏壓降與外部電阻壓降之和反饋到第一耗盡型場效應(yīng)晶體管Ql的負(fù)柵源偏壓由原來的Ves減至R4/(R4+R5)*Ves，同樣情況下比實(shí)施例2的雙向浪涌保護(hù)器件20的第一耗盡型場效應(yīng)晶體管Ql的負(fù)柵源電壓絕對值小，從而保證了第一耗盡型場效應(yīng)晶體管Ql在同等電流下工作時(shí)具有較小的漏源電阻，減小了雙向浪涌保護(hù)器件30在“短路”狀態(tài)下的串聯(lián)電阻，降低了對被保護(hù)系統(tǒng)的信號電壓及功耗的影響。同理，通過第六電阻R6和第七電阻R7構(gòu)成的第二反饋分壓器R’，第三耗盡型場效應(yīng)晶體管Q3的源漏壓降與外部接入電阻壓降之和反饋到第二耗盡型場效應(yīng)晶體管Q2的負(fù)柵源偏壓由原來的Ves減至R6/ (R6+R7) *Ves，同樣情況下比實(shí)施例2的雙向浪涌保護(hù)器件 20的第二耗盡型場效應(yīng)晶體管Q2的負(fù)柵源電壓絕對值小，也減小了雙向浪涌保護(hù)器件30 在“短路”狀態(tài)下的串聯(lián)電阻。實(shí)施例4
請參閱圖4為本發(fā)明實(shí)施例4的電路結(jié)構(gòu)原理圖所示，為針對實(shí)施例3的浪涌保護(hù)器件的一個(gè)改進(jìn)，浪涌保護(hù)器件40的第一耗盡型場效應(yīng)晶體管Ql和第二耗盡型場效應(yīng)晶體管Q2為高壓耗盡型N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(HV NM0SFET)，第三耗盡型場效應(yīng)晶體管Q3為耗盡型P溝道結(jié)型場效應(yīng)晶體管(PJFET)。因?yàn)镠V NM0SFET漏源內(nèi)部存在一個(gè)高壓的反向二極管，它保證了 HV NM0SFET能夠承受幾百伏的高壓。目前耗盡型的HV NM0SFET可以利用橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(LDM0SFET)和縱向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(VDM0SFET)實(shí)現(xiàn)。通過耗盡型HV NM0SFET的漏端與BSP模塊輸入端及輸出端相連，能夠保證雙向BSP"阻斷”時(shí)可以承受正負(fù)幾百伏的高壓?？紤]到耗盡型P溝道結(jié)型場效應(yīng)晶體管PJFET相比其他耗盡型P溝道場效應(yīng)晶體管具有更為優(yōu)越的通態(tài)性能及更寬的夾斷電壓范圍，因此選擇耗盡型PJFET與耗盡型HV NM0SFET串聯(lián)，保證了雙向BSP “短路”狀態(tài)下更小的串聯(lián)電阻和在發(fā)生“阻斷”時(shí)與耗盡型HV NM0SFET相互反饋更快的關(guān)斷。
權(quán)利要求
1.一種可編程阻斷型浪涌保護(hù)器件，由耗盡型場效應(yīng)晶體管和電阻構(gòu)成，其特征在于 所述的浪涌保護(hù)器件包括第一耗盡型場效應(yīng)晶體管(Q1)、第二耗盡型場效應(yīng)晶體管(Q2)、 第三耗盡型場效應(yīng)晶體管(Q3)、第一電阻(R1)、第二電阻(R2)及外部電阻(Rex)構(gòu)成串聯(lián)結(jié)構(gòu)的導(dǎo)通路徑，其中，第一耗盡型場效應(yīng)晶體管(Ql)的漏極與模塊輸入端相連，源極與外部電阻(Rex)的第一接入端相連，柵極與第二耗盡型場效應(yīng)晶體管(Q2)的源極相連；第二耗盡型場效應(yīng)晶體管(Q2)的漏極與模塊輸出端相連，源極與第三耗盡型場效應(yīng)晶體管(Q3)的漏極相連，柵極與第一耗盡型場效應(yīng)晶體管(Ql)的源極相連；第三耗盡型場效應(yīng)晶體管(Q3)的源極與外部電阻(Rex)的第二接入端相連，柵極與第一電阻(Rl)和第二電阻(R2)分別相連；第一電阻(Rl)的另一端與模塊輸入端相連，第二電阻(R2)的另一端與模塊輸出端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可編程阻斷型浪涌保護(hù)器件，其特征在于所述的浪涌保護(hù)器件還包括第三電阻(R3)，該第三電阻(R3)并聯(lián)于第三耗盡型場效應(yīng)晶體管(Q3)的源極和漏極之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可編程阻斷型浪涌保護(hù)器件，其特征在于所述的浪涌保護(hù)器件還包括由多數(shù)個(gè)電阻構(gòu)成的第一反饋分壓器(R)及第二反饋分壓器(R’)，其中，第一反饋分壓器(R)及第二反饋分壓器(R’)均并聯(lián)于第三耗盡型場效應(yīng)晶體管(Q3) 的漏極和外部電阻(Rex)的第一接入端之間；第一反饋分壓器(R)的中間節(jié)點(diǎn)與第一耗盡型場效應(yīng)晶體管(Ql)的柵極相連； 第二反饋分壓器(R’)的中間節(jié)點(diǎn)與第二耗盡型場效應(yīng)晶體管(Q2)的柵極相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可編程阻斷型浪涌保護(hù)器件，其特征在于第一反饋分壓器 (R)由第四電阻(R4)和第五電阻(R5)串聯(lián)構(gòu)成，第四電阻(R4)與第五電阻(R5)之間為第一反饋分壓器(R)的中間節(jié)點(diǎn)；第二反饋分壓器(R’)由第六電阻(R6)和第七電阻(R7)構(gòu)成，第六電阻(R6)與第七電阻(R7)之間為第二反饋分壓器(R’)的中間節(jié)點(diǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的可編程阻斷型浪涌保護(hù)器件，其特征在于所述的第一耗盡型場效應(yīng)晶體管(Ql)或第二耗盡型場效應(yīng)晶體管(Q2)為金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管、結(jié)型場效應(yīng)晶體管或靜電感應(yīng)場效應(yīng)晶體管中的一種，且導(dǎo)電溝道類型，與第三耗盡型場效應(yīng)晶體管(Q3)的導(dǎo)電溝道類型相反。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可編程阻斷型浪涌保護(hù)器件，其特征在于所述的第一耗盡型場效應(yīng)晶體管(Ql)和第二耗盡型場效應(yīng)晶體管(Q2)均為金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的可編程阻斷型浪涌保護(hù)器件，其特征在于所述的第一耗盡型場效應(yīng)晶體管(Ql)和第二耗盡型場效應(yīng)晶體管(Q2)均為高壓金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可編程阻斷型浪涌保護(hù)器件，其特征在于所述的第三耗盡型場效應(yīng)晶體管(Q3)為結(jié)型場效應(yīng)晶體管。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的可編程阻斷型浪涌保護(hù)器件，其特征在于所述第一耗盡型場效應(yīng)晶體管(Ql)及第二耗盡型場效應(yīng)晶體管(Q2)均為耗盡型N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管，而所述第三耗盡型場效應(yīng)晶體管(Q3)為耗盡型P溝道結(jié)型場效應(yīng)晶體管；或者，所述第一耗盡型場效應(yīng)晶體管(Ql)及第二耗盡型場效應(yīng)晶體管(Q2)均為耗盡型P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管；而所述第三耗盡型場效應(yīng)晶體管(Q3)為耗盡型N溝道結(jié)型場效應(yīng)晶體管。
全文摘要
本發(fā)明涉及可編程阻斷型浪涌保護(hù)器件，包括第一、第二、第三耗盡型場效應(yīng)晶體管、第一、第二及外部電阻構(gòu)成串聯(lián)結(jié)構(gòu)的導(dǎo)通路徑，其中，第一耗盡型場效應(yīng)晶體管的漏極與模塊輸入端相連，源極與外部電阻的第一接入端相連，柵極與第二晶體管的源極相連；第二耗盡型場效應(yīng)晶體管的漏極與模塊輸出端相連，源極與第三耗盡型場效應(yīng)晶體管的漏極相連，柵極與第一晶體管的源極相連；第三晶體管的源極與外部電阻的第二接入端相連，柵極與第一、第二電阻分別相連；第一電阻的另一端與模塊輸入端相連，第二電阻的另一端與模塊輸出端相連。本發(fā)明形成類似于可重置保險(xiǎn)絲的可變電阻電路，實(shí)現(xiàn)器件觸發(fā)電流的可編程應(yīng)用，提升保護(hù)器件應(yīng)用的靈活性。
文檔編號H02H3/20GK102176616SQ20111005884
公開日2011年9月7日 申請日期2011年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月11日
發(fā)明者葉力, 吳興農(nóng), 張關(guān)保, 王永錄, 蘇海偉 申請人:上海長園維安微電子有限公司