低導通電阻阻斷型浪涌保護器件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種低導通電阻阻斷型浪涌保護器件，第一晶體管的漏極與模塊輸入端相連，柵極與第二晶體管的源極相連；第二晶體管的漏極與模塊輸出端相連，柵極與第一晶體管的源極相連；第一可變電阻元件連接第一耗盡型場效應晶體管的源極和第三晶體管的源極；第二可變電阻元件連接第二晶體管的源極和第三耗盡型場效應晶體管的漏極；第三晶體管的柵極與第一電阻和第二電阻分別相連；第一電阻另端與模塊輸入端相連，第二電阻另端與模塊輸出端相連。本發(fā)明形成類似于可重置保險絲的可變電阻電路，可無限次重復阻斷復位，低導通電阻阻斷型浪涌保護器件還可實現低導通電阻小觸發(fā)電流下的阻斷防護，提升阻斷型浪涌保護器件的性能。
【專利說明】
低導通電阻阻斷型浪涌保護器件
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及半導體器件領域，具體涉及半導體浪涌保護器件的領域，為一種低導通電阻阻斷型浪涌保護器件。
【背景技術】
[0002]電源浪涌或瞬態(tài)過壓定義為電子線路中出現顯著超出設計值的電壓，它主要有雷擊、電力線搭接、電力線感應、或者地彈。當浪涌足夠高，瞬態(tài)過壓可以對計算機、電話等電子設備造成嚴重的損害。它同樣也會造成設備壽命減少。
[0003]瞬態(tài)電壓浪涌抑制器限制了電力浪涌耦合到設備的能量，從而保護電子設備不被損害。這類的產品包括，浪涌保護晶閘管、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在被保護電路，瞬態(tài)電流會從它們提供的并聯通路流出。這類并聯保護存在較多問題。它們包括:
[0004](I)與具體的浪涌類型有關，需要選擇繁多的型號匹配；
[0005](2)會限制系統(tǒng)帶寬(容性負載限制它們只能用于低帶寬的應用)；
[0006](3)需要多個元件構成的復雜設計，導致高的失效率；
[0007](4)經常需要較大的空間；
[0008](5)針對保護設計方案而言，單位成本高。
[0009]目前得益于不間斷電源供應器(UPS)的引入，家用電腦、衛(wèi)星接收和其他家庭應用設備的已經擁有更為安全的保護。但是，計算機和其他數據系統(tǒng)通過數據線與外部世界相連，這些數據線工作在非常低的電壓信號而且非常敏感。不幸的是，由于并聯保護存在的較多問題，目前的浪涌保護技術仍然不能給予這類系統(tǒng)足夠的安全保證。結果是，眾多公司在生產率降低和損害設備的修復上付出了昂貴的代價。
[0010]阻斷型浪涌保護器件(Blocking Surge Protector)，以下簡稱BSP,是一項顛覆性技術，它提供了一種全新的浪涌保護方法。與傳統(tǒng)的旁路瞬態(tài)保護器將能量從負載轉移的工作原理不同，BSP與負載串聯，從而使它能夠特定地保護單個負載。當它達到他的觸發(fā)閾值后，它會改變狀態(tài)，然后使浪涌重定向經氣體放電管等初級防護通路流過，從而“阻斷”進入被保護設備的瞬態(tài)浪涌。
[0011]阻斷型浪涌保護器件(BSP)的全新的浪涌保護原理解決了傳統(tǒng)浪涌保護器件的存在冋題:
[0012](I)能夠適用多種的浪涌類型，不存在繁雜的選型；
[0013](2)串聯應用，不影響系統(tǒng)帶寬，可應用于高速數據系統(tǒng)的保護；
[0014](3)應用設計簡單，降低保護設計的失效率；
[0015](4)同時實現過流過壓防護，替代多個器件的功能，相應減小了空間占用；
[0016](5)針對保護設計方案而言，單位成本降低。
[0017]常規(guī)阻斷型浪涌保護器件的觸發(fā)電流與導通電阻成反比關系，觸發(fā)電流越大要求導通電阻越小。而在一些應用場合要求較小的觸發(fā)電流條件下實現低導通電阻，此時常規(guī)阻斷型浪涌保護器件無法滿足要求。
[0018]新型的低導通電阻阻斷型浪涌保護器件具有小觸發(fā)電流應用下的低導通電阻特性，進一步提升了阻斷型浪涌保護器件的性能。

【發(fā)明內容】

[0019]本發(fā)明所要解決的技術問題在于為被保護系統(tǒng)提供一種低導通電阻阻斷型浪涌保護器件(BSP)，該器件具有小觸發(fā)電流應用下的低導通電阻特性。
[0020]本發(fā)明解決上述技術問題所采取的技術方案是:一種低導通電阻阻斷型浪涌保護器件，包括耗盡型場效應晶體管和電阻，所述浪涌保護器件包括第一耗盡型場效應晶體管、第二耗盡型場效應晶體管、第三耗盡型場效應晶體管、第一可變電阻元件、第二可變電阻元件、第一電阻和第二電阻構成串聯結構的導通路徑，其中，
[0021]第一耗盡型場效應晶體管的漏極與模塊輸入端相連，柵極與第二耗盡型場效應晶體管的源極相連；
[0022]第二耗盡型場效應晶體管的漏極與模塊輸出端相連，柵極與第一耗盡型場效應晶體管的源極相連；
[0023]第一可變電阻元件連接第一耗盡型場效應晶體管的源極和第三耗盡型場效應晶體管的源極；
[0024]第二可變電阻元件連接第二耗盡型場效應晶體管的源極和第三耗盡型場效應晶體管的漏極；
[0025]第三耗盡型場效應晶體管的柵極與第一電阻和第二電阻分別相連；
[0026]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。
[0027]所述的三個耗盡型場效應晶體管在正常工作情況下均導通，整個電路模塊表現為小電阻的“短路”狀態(tài)，類似于熔絲正常工作下的特性；當輸入端進入正向浪涌(即輸出端進入負向浪涌)，所述第一耗盡型場效應晶體管及第三耗盡型場效應晶體管的漏源壓降隨電流增加而增加，二者漏源壓降與柵源電壓構成反饋，相互反饋逐漸形成夾斷趨勢，隨著電流達到使晶體管溝道夾斷的觸發(fā)電流后，串聯路徑的電阻迅速增加，最終輸入端到輸出端形成高阻狀態(tài)，整個電路模塊表現為高阻的“阻斷”狀態(tài)，類似于熔絲的熔斷狀態(tài)，從而“阻斷”正向浪涌經過電路模塊進入被保護系統(tǒng)。
[0028]同理，當輸入端進入負向浪涌(即輸出端進入正向浪涌)時，所述第二耗盡型場效應晶體管及第三耗盡型場效應晶體管相互反饋形成夾斷，“阻斷”負向浪涌經過保護模塊進入被保護系統(tǒng)。
[0029]所述的第一可變電阻元件及第二可變電阻元件在所述阻斷型浪涌保護器件導通路徑上，其阻值在正常工作電流下非常??；當器件電流達到觸發(fā)電流時，其阻值會迅速增加幾個數量級。
[0030]當輸入端進入正向浪涌(即輸出端進入負向浪涌)，所述第一耗盡型場效應晶體管的柵源電壓由第一可變電阻壓降和第三耗盡型場效應晶體管的源漏壓降之和決定，在電流未達到觸發(fā)值之前第一可變電阻元件及第三耗盡型場效應晶體管的導通電阻都很小，在電流接近觸發(fā)值時第一可變電阻元件阻值迅速增加且遠大于第三耗盡型場效應晶體管的導通電阻，在電流達到觸發(fā)值后可變電阻元件為第一耗盡型場效應晶體管貢獻了大部分柵源電壓，引起第一場效應晶體管進入夾斷狀態(tài)，最終使所述浪涌保護器件進入正向高阻“阻斷’狀態(tài)。
[0031]當輸入端進入負向浪涌(即輸出端進入正向浪涌)，所述第二耗盡型場效應晶體管的柵源電壓由第二可變電阻元件的壓降和第三耗盡型場效應晶體管的漏源壓降之和決定，在電流未達到觸發(fā)值之前第二可變電阻元件及第三耗盡型場效應晶體管的導通電阻都很小，在電流接近觸發(fā)值時第二可變電阻元件阻值迅速增加且遠大于第三耗盡型場效應晶體管的導通電阻，在電流達到觸發(fā)值后第二可變電阻元件為第二耗盡型場效應晶體管貢獻了大部分柵源電壓，引起第二場效應晶體管進入夾斷狀態(tài)，最終使所述浪涌保護器件進入負向高阻“阻斷’狀態(tài)。
[0032]由于可變電阻元件能夠在任意確定電流條件下實現高阻值，類似于恒流源，因此在串聯路徑中加入可變電阻元件后就解除了觸發(fā)電流與所述各個晶體管的自身導通電阻的反比關系，保證了小觸發(fā)電流下所述各個晶體管自身低導通電阻，從而實現了整個浪涌保護器件的低導通電阻。
[0033]在上述方案的基礎上，作為本發(fā)明的一個改進，所述的第一可變電阻元件和第二可變電阻元件為柵極與漏極短接的耗盡型N溝道場效應晶體管或柵極與漏極短接的耗盡型P溝道效應晶體管。
[0034]在上述方案的基礎上，所述的浪涌保護器件還包括第一反饋分壓器和第二反饋分壓器，均由多數個電阻構成，其中，
[0035]第一反饋分壓器并聯于第一耗盡型場效應晶體管的源極與第三耗盡型場效應晶體管的漏極之間，第一反饋分壓器的中間節(jié)點與第一耗盡型場效應晶體管的柵極相連；
[0036]第二反饋分壓器并聯于第二耗盡型場效應晶體管的源極與第三耗盡型場效應晶體管的源極之間，第二反饋分壓器的中間節(jié)點與第二耗盡型場效應晶體管的柵極相連。
[0037]利用所述反饋分壓器進一步減小了雙向阻斷型浪涌保護器件在“短路”狀態(tài)下的串聯電阻，降低了正常工作情況下雙向浪涌保護器件(BSP)對被保護系統(tǒng)的信號電壓及功耗的影響。
[0038]在上述方案的基礎上，第一反饋分壓器由第四電阻和第五電阻串聯構成，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;第二反饋分壓器由第六電阻和第七電阻構成，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。
[0039]在上述方案的基礎上，所述的第一可變電阻元件或第二可變電阻元件為金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET )、結型場效應晶體管(JFET)及靜電感應場效應晶體管(SIT)中的一種。
[0040]在上述方案的基礎上，所述的第一耗盡型場效應晶體管或第二耗盡型場效應晶體管為金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)、結型場效應晶體管(JFET)及靜電感應場效應晶體管(SIT)中的一種。
[0041]在上述方案的基礎上，所述的第一耗盡型場效應晶體管和第二耗盡型場效應晶體管均為金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)。
[0042]進一步，所述的第一耗盡型場效應晶體管和第二耗盡型場效應晶體管均為高壓金屬氧化物半導體場效應晶體管(HVM0SFET)。
[0043]在上述方案的基礎上，所述的第三耗盡型場效應晶體管為結型場效應晶體管。
[0044]在上述方案的基礎上，所述的第一耗盡型場效應晶體管的導電溝道類型與第二耗盡型場效應晶體管的導電溝道類型相同，且均與第三耗盡型場效應晶體管的導電溝道類型相反。
[0045]在上述方案的基礎上，提供一種對第一、第二、第三耗盡型場效應晶體管類型及其導電溝道類型的具體方案，所述第一耗盡型場效應晶體管及第二耗盡型場效應晶體管均為耗盡型N溝道金屬氧化物半導體場效應晶體管(NM0SFET)，進一步優(yōu)選高壓耗盡型N溝道金屬氧化物半導體場效應晶體管(HV NM0SFET)，而所述第三耗盡型場效應晶體管為耗盡型P溝道結型場效應晶體管(JFET)。
[0046]通過高壓耗盡型N溝道金屬氧化物半導體場效應晶體管(HVNM0SFET)的漏極與雙向浪涌保護器件(BSP)模塊輸入端或模塊輸出端相連，保證雙向浪涌保護器件(BSP) “阻斷”時可以承受正負幾百伏的高壓?？紤]到耗盡型P溝道結型場效應晶體管PJFET相比其他耗盡型P溝道場效應晶體管具有更為優(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HVNM0SFET串聯，保證了雙向BSP在“短路”狀態(tài)下更小的串聯電阻和在發(fā)生“阻斷”時與耗盡型HV NM0SFET相互反饋形成更快的關斷。
[0047]或者，所述第一耗盡型場效應晶體管及第二耗盡型場效應晶體管均為耗盡型P溝道金屬氧化物半導體場效應晶體管(NM0SFET)，進一步優(yōu)選高壓耗盡型N溝道金屬氧化物半導體場效應晶體管(HV NM0SFET)，而所述第三耗盡型場效應晶體管為耗盡型N溝道結型場效應晶體管(JFET)。
[0048]本發(fā)明的有益效果是:
[0049]本發(fā)明是一種與大多數浪涌保護器件不同的半導體器件，無需電源供應，其行為與可重置的熔絲相似，因為它可以在納秒級時間內觸發(fā)并與脆弱的電子設備斷開連接，直到瞬態(tài)浪涌過去后恢復常態(tài)。與傳統(tǒng)的旁路瞬態(tài)保護器將能量從負載轉移的工作原理不同，阻斷型浪涌保護器件與負載串聯，從而使它能夠特定地保護單個負載。
[0050]由于本發(fā)明的浪涌保護器件可以串聯在被保護線路上，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保護器件都無法應用于這些系統(tǒng)。
[0051 ]本發(fā)明的應用方法簡單，便于保護設計，同時實現過電壓和過電流保護，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。
[0052]本發(fā)明在阻斷型浪涌保護技術的基礎上，實現了低導通電阻小觸發(fā)電流條件下的阻斷防護，進一步提升了阻斷型浪涌保護器件的性能。
【附圖說明】
[0053]圖1為本發(fā)明實施例1的電路結構原理圖。
[0054]圖2為本發(fā)明實施例2的電路結構原理圖。
[0055]圖3為本發(fā)明實施例3的電路結構原理圖。
[0056]圖4為本發(fā)明實施例4的電路結構原理圖。
[0057]附圖中標號說明
[0058]10、20、30、40 —浪涌保護器件
[0059]101、201、301、401—第一可變電阻元件
[0060]102、202、302、402— 第二可變電阻元件
[0061 ]A 一模塊輸入端
[0062]B —模塊輸出端
[0063]Ql—第一耗盡型場效應晶體管
[0064]Q2—第二耗盡型場效應晶體管
[0065]Q3—第二耗盡型場效應晶體管
[0066]Rl—第一電阻R2—第二電阻R3—第三電阻(未使用)
[0067]R 一第一反饋分壓器 R4—第四電阻R5—第五電阻
[0068]R’一第一反饋分壓器R6—第六電阻R7—第七電阻
[0069]S—源極D—漏極G—棚.極
【具體實施方式】
[0070]下面結合附圖給出本發(fā)明較佳實施例，以詳細說明本發(fā)明的技術方案。
[0071]實施例1
[0072]請參閱圖1為本發(fā)明實施例1的電路結構原理圖所示，一種雙向阻斷型浪涌保護器件，所述的浪涌保護器件10由第一耗盡型場效應晶體管Ql(耗盡型N溝道金屬氧化物半導體場效應晶體管匪0SFET)、第二耗盡型場效應晶體管Q2(耗盡型N溝道金屬氧化物半導體場效應晶體管NM0SFET)、第三耗盡型場效應晶體管Q3(耗盡型P溝道結型場效應晶體管PJFET)、第一可變電阻元件11、第二可變電阻元件102、第一電阻Rl (恒流源電阻)和第二電阻R2 (恒流源電阻)構成串聯結構的導通路徑，形成電路模塊。
[0073]其中，所述浪涌保護器件1(BSP)內部各器件的連接關系描述如下:
[0074]第一耗盡型場效應晶體管Ql的漏極S與模塊輸入端A相連，柵極G與第二耗盡型場效應晶體管Q2的源極S相連；
[0075]第二耗盡型場效應晶體管Q2的漏極D與模塊輸出端B相連，柵極G與第一耗盡型場效應晶體管Ql的源極S相連；
[0076]第一可變電阻元件101連接第一耗盡型場效應晶體管Ql的源極S和第三耗盡型場效應晶體管Q3的源極S;
[0077]第二可變電阻元件102連接第二耗盡型場效應晶體管Q2的源極S和第三耗盡型場效應晶體管Q3的漏極D;
[0078]第三耗盡型場效應晶體管Q3的柵極G與第一電阻Rl和第二電阻R2分別相連；
[0079 ]第一電阻Rl的另一端與模塊輸入端A相連，第二電阻R2的另一端與模塊輸出端B相連。
[0080]低導通電阻阻斷型浪涌保護器件1(BSP)內部的工作原理描述如下:
[0081]當被保護線路正常工作時，模塊輸入端A與模塊輸出端B壓降較小，因為串聯的第一耗盡型場效應晶體管Q1、第二耗盡型場效應晶體管Q2和第三耗盡型場效應晶體管Q3都是耗盡型，且第一可變電阻元件101和第一可變電阻元件102的阻值也非常小，所以模塊輸入端A到模塊輸出端B為小電阻特性，此時作為整個模塊的雙向浪涌保護器件10表現為正常的“短路”狀態(tài)。
[0082]當被保護線路發(fā)生由雷擊或電源搭接引起的正向浪涌，模塊輸入端A與模塊輸出端B承受的壓降迅速增大，流經雙向浪涌保護器件10的電流也迅速增大，從而引起第一耗盡型場效應晶體管Ql的漏源壓降、第三耗盡型場效應晶體管Q3的源漏壓降以及第一可變電阻元件101的壓降迅速增加。
[0083]由于第三耗盡型場效應晶體管Q3的源漏壓降與第一可變電阻元件101的壓降之和反饋成為第一耗盡型場效應晶體管Ql的負柵源偏壓，隨著第三耗盡型場效應晶體管Q3的源漏壓降和第一可變電阻元件101的壓降增加，第一耗盡型場效應晶體管Ql的柵源偏壓負向增加，導致第一耗盡型場效應晶體管Ql的漏源電阻增大，進一步引起第一耗盡型場效應晶體管Ql的漏源壓降增大。
[0084]由于第一耗盡型場效應晶體管Ql的漏極電位通過第一電阻Rl構成的恒定電流源的耦合，與第三耗盡型場效應晶體管Q3的柵極電位成正比，因此第一耗盡型場效應晶體管Ql的漏源壓降與第一可變電阻元件101的壓降之和反饋成為場效應晶體管Q3的正柵源偏壓。隨著第一耗盡型場效應晶體管Ql的漏源壓降與第一可變電阻元件101壓降之和的增加，第三耗盡型場效應晶體管Q3的柵源偏壓正向增加，導致場效應晶體管Q3的源漏電阻增大。而第三耗盡型場效應晶體管Q3的源漏電阻增大引起的源漏壓降又形成反饋，進一步引起第一耗盡型場效應晶體管Ql的柵源偏壓負向增大。
[0085]如上所述，當正向浪涌電流進入模塊輸入端A時，雙向浪涌保護器件10內部兩個串聯的第一耗盡型場效應晶體管Ql和第三耗盡型場效應晶體管Q3之間形成相互關斷的循環(huán)反饋，第二耗盡型場效應晶體管Q2始終導通，直到流經第一耗盡型場效應晶體管Ql和第三耗盡型場效應晶體管Q3及第一可變電阻元件101和第二可變電阻元件102的電流達到使第一可變電阻元件101和第三耗盡型場效應晶體管Q3完全關斷的閾值，第一可變電阻元件101阻值迅速大幅增加，第一耗盡型場效應晶體管Ql和第三耗盡型場效應晶體管Q3會迅速進入截止狀態(tài)，模塊輸入端A到模塊輸出端B形成高阻，此時作為整個模塊的雙向浪涌保護器件10表現為“阻斷”狀態(tài)。
[0086]同理，當被保護線路發(fā)生負向浪涌，相當于此時模塊輸出端B進入正向浪涌，與模塊輸出端B相連的耗盡型N溝道第二耗盡型場效應晶體管Q2與耗盡型P溝道第三耗盡型場效應晶體管Q3形成相互關斷的循環(huán)反饋，耗盡型N溝道第一耗盡型場效應晶體管Ql始終導通，直到流經第二耗盡型場效應晶體管Q2和第三耗盡型場效應晶體管Q3及第一可變電阻元件101和第二可變電阻元件102的電流達到使第二耗盡型場效應晶體管Q2和第三耗盡型場效應晶體管Q3完全關斷的閾值，第二可變電阻元件102阻值迅速大幅增加，第二耗盡型場效應晶體管Q2和第三耗盡型場效應晶體管Q3會迅速進入截止狀態(tài)，模塊輸出端B到輸入端形成高阻，從而阻斷從模塊輸出端B進入的正向浪涌，即從模塊輸入端A進入的負向浪涌。
[0087]實施例2
[0088]請參閱圖2為本發(fā)明實施例2的電路結構原理圖所示，為針對實施例1的浪涌保護器件的一個改進，浪涌保護器件20中，第一可變電阻元件201和第二可變電阻元件202為柵極與漏極短接的N溝道耗盡型場效應晶體。
[0089]浪涌保護器件20還包括第一反饋分壓器R和第二反饋分壓器R’，其中，
[0090]第一反饋分壓器R由第四電阻R4和第五電阻R5串聯構成，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；第二反饋分壓器R’由第六電阻R6和第七電阻R7構成，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。
[0091]第一反饋分壓器R并聯于第一耗盡型場效應晶體管Ql的源極S與第三耗盡型場效應晶體管Q3的漏極D之間，第一反饋分壓器101’的中間節(jié)點與第一耗盡型場效應晶體管Ql的柵極G相連；
[0092]第二反饋分壓器R’并聯于第二耗盡型場效應晶體管Q2的源極S與第三耗盡型場效應晶體管Q3的源極S之間，第二反饋分壓器102’的中間節(jié)點與第二耗盡型場效應晶體管的柵極G相連。
[0093]通過第四電阻R4和第五電阻R5構成的第一反饋分壓器R，第三耗盡型場效應晶體管Q3的源漏壓降與第一可變電阻元件201的壓降之和反饋到第一耗盡型場效應晶體管Ql的負柵源偏壓由原來的VGS減至R4/(R4+R5 )*VGS，同樣情況下比實施例1的浪涌保護器件10的第一耗盡型場效應晶體管Ql的負柵源電壓絕對值小，從而保證了第一耗盡型場效應晶體管Ql在同等電流下工作時具有較小的漏源電阻，減小了浪涌保護器件20在“短路”狀態(tài)下的串聯電阻，降低了對被保護系統(tǒng)的信號電壓及功耗的影響。
[0094]同理，通過第六電阻R6和第七電阻R7構成的第二反饋分壓器R’，第三耗盡型場效應晶體管Q3的源漏壓降與第二可變電阻元件202反饋到第二耗盡型場效應晶體管Q2的負柵源偏壓由原來的VGS減至R6/(R6+R7)*VGS，同樣情況下比實施例1的浪涌保護器件10的第二耗盡型場效應晶體管Q2的負柵源電壓絕對值小，也減小了浪涌保護器件20在“短路”狀態(tài)下的串聯電阻。
[0095]實施例3
[0096]請參閱圖3為本發(fā)明實施例3的電路結構原理圖所示，為針對實施例2的浪涌保護器件的另一個改進方法，浪涌保護器件30中，第一可變電阻元件301和第二可變電阻元件302為柵極與漏極短接的P溝道耗盡型場效應晶體。
[0097]實施例4
[0098]請參閱圖4為本發(fā)明實施例4的電路結構原理圖所示，為針對實施例1和實施例3的浪涌保護器件的一個改進，浪涌保護器件40的第一耗盡型場效應晶體管Ql和第二耗盡型場效應晶體管Q2為高壓耗盡型N溝道金屬氧化物半導體場效應晶體管(HV W0SFET)，第三耗盡型場效應晶體管Q3為耗盡型P溝道結型場效應晶體管(PJFET)。
[0099]浪涌保護器件40中，第一可變電阻元件401、第二可變電阻元件402與實施例1相仿。
[0100]因為HV NM0SFET漏源內部存在一個高壓的反向二極管，它保證了HV NMOSFEItMI承受幾百伏的高壓。目前耗盡型的HV NM0SFET可以利用橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應晶體管(LDM0SFET)和縱向雙擴散金屬氧化物半導體場效應晶體管(VDM0SFET)實現。通過耗盡型HV匪OSFET的漏端與BSP模塊輸入端A及模塊輸出端B相連，能夠保證雙向BSP “阻斷”時可以承受正負幾百伏的高壓?？紤]到耗盡型P溝道結型場效應晶體管PJFET相比其他耗盡型P溝道場效應晶體管具有更為優(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HVNMOSFET串聯，保證了雙向BSP “短路”狀態(tài)下更小的串聯電阻和在發(fā)生“阻斷”時與耗盡型HV NM0SFET相互反饋更快的關斷。
[0101]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內。
【主權項】
1.一種低導通電阻阻斷型浪涌保護器件，包括耗盡型場效應晶體管和電阻，其特征在于:所述浪涌保護器件包括第一耗盡型場效應晶體管(Q1)、第二耗盡型場效應晶體管(Q2)、第三耗盡型場效應晶體管(Q3)、第一可變電阻元件(101)、第二可變電阻元件(102)、第一電阻(Rl)和第二電阻(R2)構成串聯結構的導通路徑，其中， 第一耗盡型場效應晶體管(Ql)的漏極與模塊輸入端(A)相連，柵極與第二耗盡型場效應晶體管(Q2)的源極相連； 第二耗盡型場效應晶體管(Q2)的漏極與模塊輸出端(B)相連，柵極與第一耗盡型場效應晶體管(Ql)的源極相連； 第一可變電阻元件(101)連接第一耗盡型場效應晶體管(Ql)的源極和第三耗盡型場效應晶體管(Q3)的源極； 第二可變電阻元件(102)連接第二耗盡型場效應晶體管(Q2)的源極和第三耗盡型場效應晶體管(Q3)的漏極； 第三耗盡型場效應晶體管(Q3)的柵極與第一電阻(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(A)相連，第二電阻(R2)的另一端與模塊輸出端(B)相連。2.根據權利要求1所述的低導通電阻阻斷型浪涌保護器件，其特征在于:所述的第一可變電阻元件(201)和第二可變電阻元件(202)為柵極與漏極短接的耗盡型N溝道場效應晶體管或柵極與漏極短接的耗盡型P溝道效應晶體管。3.根據權利要求2所述的低導通電阻阻斷型浪涌保護器件，其特征在于:所述的浪涌保護器件還包括第一反饋分壓器(R)和第二反饋分壓器(R’)，均由多數個電阻構成，其中， 第一反饋分壓器(R)并聯于第一耗盡型場效應晶體管(Ql)的源極與第三耗盡型場效應晶體管(Q3)的漏極之間，第一反饋分壓器(R)的中間節(jié)點與第一耗盡型場效應晶體管(Ql)的柵極相連； 第二反饋分壓器(R’)并聯于第二耗盡型場效應晶體管(Q2)的源極與第三耗盡型場效應晶體管(Q3)的源極之間，第二反饋分壓器(R’)的中間節(jié)點與第二耗盡型場效應晶體管的柵極相連。4.根據權利要求3所述的低導通電阻阻斷型浪涌保護器件，其特征在于:第一反饋分壓器由第四電阻(R4)和第五電阻(R5)串聯構成，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;第二反饋分壓器由第六電阻(R6)和第七電阻(R7)構成，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。5.根據權利要求1至4之一所述的低導通電阻阻斷型浪涌保護器件，其特征在于:所述的第一可變電阻元件或第二可變電阻元件為金屬氧化物半導體場效應晶體管、結型場效應晶體管及靜電感應場效應晶體管中的一種。6.根據權利要求1至4之一所述的低導通電阻阻斷型浪涌保護器件，其特征在于:所述的第一耗盡型場效應晶體管(Ql)或第二耗盡型場效應晶體管(Q2)為金屬氧化物半導體場效應晶體管、結型場效應晶體管及靜電感應場效應晶體管中的一種。7.根據權利要求5所述的低導通電阻阻斷型浪涌保護器件，其特征在于:所述的第一耗盡型場效應晶體管(Ql)和第二耗盡型場效應晶體管(Q2)均為金屬氧化物半導體場效應晶體管。8.根據權利要求1至4之一所述的低導通電阻阻斷型浪涌保護器件，其特征在于:所述的第三耗盡型場效應晶體管為結型場效應晶體管。9.根據權利要求1至4之一所述的低導通電阻阻斷型浪涌保護器件，其特征在于:所述的第一耗盡型場效應晶體管(Ql)的導電溝道類型與第二耗盡型場效應晶體管(Q2)的導電溝道類型相同，且均與第三耗盡型場效應晶體管(Q3)的導電溝道類型相反。10.根據權利要求9所述的低導通電阻阻斷型浪涌保護器件，其特征在于: 所述第一耗盡型場效應晶體管(Ql)及第二耗盡型場效應晶體管(Q2)均為耗盡型N溝道金屬氧化物半導體場效應晶體管，而所述第三耗盡型場效應晶體管(Q3)為耗盡型P溝道結型場效應晶體管;或者， 所述第一耗盡型場效應晶體管(Ql)及第二耗盡型場效應晶體管(Q2)均為耗盡型P溝道金屬氧化物半導體場效應晶體管，而所述第三耗盡型場效應晶體管(Q3)為耗盡型N溝道結型場效應晶體管。
【文檔編號】H02H9/04GK105932657SQ201610510594
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年6月30日
【發(fā)明人】葉力
【申請人】上海芯琦電子科技有限公司