一种碳化硅双极结型晶体管的静态驱动装置及方法
一种碳化硅双极结型晶体管的静态驱动装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种碳化硅双极结型晶体管的静态驱动装置及方法。
【背景技术】
[0002]伴随着碳化硅(SiC)功率器件的兴起，SiC BJT (SiC Bipolar Junct1nTransistor，碳化娃双极结型晶体管)也由于其高电流增益、优良的耐高温可靠性、制作工艺简单以及无门极栅氧可靠性问题等优点，成为最有吸引力的SiC开关结构之一，从而得到了广泛的应用。其主要特点有:第一，区别于传统的硅BJT，SiC BJT由于其工作模式非常接近单极型器件而具有较为稳定的导通特性，克服了开关速度慢、功耗大和安全工作区小等缺点；第二，商业化的1200V SiC BJT的导通电阻和开关速度都与SiC MOSFET (SiCMetal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，碳化娃半导体场效晶体管)相差无几，但是SiC BJT的芯片尺寸却可以降低50%;第三，相比起SiC MOSFET的制作工艺需要13-16块掩膜板，SiC BJT的制作工艺过程只要7-9块掩膜板，因此具有更为简单的制作过程和更低的成本；第四，SiC BJT没有SiC MOSFET的栅氧可靠性问题。但是，由于SiC BJT是电流型驱动器件，其基极需要提供持续的电流来保证器件的正常导通，并且由于SiC BJT器件与Si BJT器件特性有很大的差异，故Si BJT的驱动并不能完全应用于SiC BJT，所以驱动已经成为限制SiC BJT应用的主要瓶颈。
[0003]传统的SiC BJT驱动为了保证器件的正常导通而需要提供一个足够大的持续不变的基极电流保证器件在最大导通电流的情况下也能正常导通，即使器件工作在较小的电流情况下，该基极电流也不变，这样造成了较大的驱动功耗的浪费。针对传统的SiC BJT驱动功耗浪费的问题，现有的离散型基极电流驱动实现了基极电流伴随着集电极电流的变化而正比例变化，但是由于需要昂贵的D/A转换器、DSP(digital signal processor，数字信号处理器)或者FPGA (Field — Programmable Gate Array，现场可编程逻辑门阵列)，保证基极电流随集电极电流变化而需要复杂的控制方法，并且D/A转换器的相应延迟时间也很难使得基极电流实时跟随集电极电流变化。
【发明内容】
[0004]针对现有实现基极电流伴随着集电极电流的变化而正比例变化成本较高以及采用D/A转换器存在时间延迟的缺陷，本发明提供了一种碳化硅双极结型晶体管的静态驱动装置及方法。
[0005]本发明提供的一种碳化硅双极结型晶体管的静态驱动装置，包括:
[0006]在碳化硅双极结型晶体管的基极与驱动电源之间串联一个可变电阻单元，所述可变电阻单元包括高速硅基场控器件和一个限流电阻，所述限流电阻一端连接所述高速硅基场控器件的源极，另一端连接所述高速硅基场控器件的漏极；
[0007]所述碳化硅双极结型晶体管的集电极与电流检测器件连接，所述电流检测器件与所述高速硅基场控器件的栅极和源极连接。
[0008]进一步地，所述高速硅基场控器件的阈值电压为O伏。
[0009]进一步地，所述高速硅基场控器件采用为半导体场效晶体管或者结型场效应晶体管。
[0010]进一步地，所述电流检测器件包括霍尔传感器和一个输出电阻，所述霍尔传感器与所述输出电阻串联连接，并且所述输出电阻的两端分别并联于所述高速硅基场控器件的栅极与源极。
[0011]另一方面，本发明还提供一种基于上述装置的碳化硅双极结型晶体管的静态驱动方法，包括:
[0012]电流检测器件实时获取碳化硅双极结型晶体管的集电极的电流值；
[0013]根据所述集电极的电流值得到高速硅基场控器件的门极电压；
[0014]根据所述高速硅基场控器件的门极电压确定可变电阻单元的电阻值；
[0015]根据所述驱动电源与所述可变电阻单元的电阻值确定碳化硅双极结型晶体管基极的驱动电流。
[0016]进一步地，所述电流检测器件包括霍尔传感器和一个输出电阻，所述霍尔传感器与所述输出电阻串联连接，并且所述输出电阻的两端分别并联于所述高速硅基场控器件的栅极与源极。
[0017]进一步地，所述根据所述集电极的电流值得到高速硅基场控器件的门极电压的步骤，包括:
[0018]所述霍尔传感器根据所述集电极的电流经过与所述霍尔传感器串联的输出电阻输出一个输出电压；
[0019]将所述输出电压作为所述高速硅基场控器件的门极电压。
[0020]本发明提供的一种碳化硅双极结型晶体管的静态驱动装置及方法，通过碳化硅双极结型晶体管基极驱动电流根据集电极电流的正比变化，很大程度上降低了基极驱动功耗，同时有效的降低了实现基极驱动电流变化的成本，而且基本消除了时间延迟。
【附图说明】
[0021]通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中:
[0022]图1是本发明一个实施例中碳化硅双极结型晶体管的驱动装置的结构示意图；
[0023]图2是本发明一个实施例中高速硅基MOSFET的特性曲线示意图；
[0024]图3是本发明一个实施例中碳化硅双极结型晶体管的静态驱动方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0025]现结合附图和实施例对本发明技术方案作进一步详细阐述。
[0026]本实施例提供的一种碳化硅双极结型晶体管的静态驱动装置，包括:
[0027]在碳化硅双极结型晶体管的基极与驱动电源之间串联一个可变电阻单元，所述可变电阻单元包括高速硅基场控器件和一个限流电阻，所述限流电阻一端连接所述高速硅基场控器件的源极，另一端连接所述高速硅基场控器件的漏极；
[0028]所述碳化硅双极结型晶体管的集电极与电流检测器件连接，所述电流检测器件与所述高速硅基场控器件的栅极和源极连接。
[0029]进一步地，所述高速硅基场控器件的阈值电压为O伏。
[0030]进一步地，所述高速硅基场控器件采用为半导体场效晶体管MOSFET或者结型场效应晶体管JFET。
[0031]进一步地，所述电流检测器件包括霍尔传感器和一个输出电阻，所述霍尔传感器与所述输出电阻串联连接，并且所述输出电阻的两端分别并联于所述高速硅基场控器件的栅极与源极。
[0032]举例来说，如图1所示，本实施例公开了一种碳化硅双极结型晶体管的驱动装置，其中静态输入部分包括:
[0033]在碳化硅双极结型晶体管的基极与驱动电源Vs之间串联一个可变电阻单元， 所述可变电阻单元包括阈值电压为O伏的高速硅基MOSFET和一个限流电阻R，所述限流电阻一端连接所述高速硅基MOSFET的源极，另一端连接所述高速硅基MOSFET的漏极。
[0034]其中，所述高速硅基MOSFET满足:a)所述高速硅基MOSFET的阈值电压为O伏左右。因为SiC BJT的集电极电流从O开始变大时，霍尔传感器检测该电流并反馈至硅基场控器件的门极电压也是从O开始变化的，相应的硅基场控器件的电阻也开始变化。b)所述高速硅基MOSFET的电阻变化接近线性变化。这样可以保证MOSFET的电阻变化随高速硅基MOSFET栅极电压尽量接近正比例。c)高速硅基MOSFET的开关速度要快。这样可以保证响应速度快。d)高速硅基MOSFET的功率要较大，能够保证承受基极电流。
[0035]所述碳化硅双极结型晶体管的集电极与电流检测器件连接，所述电流检测器件包括霍尔传感器和一个输出电阻Rott，所述霍尔传感器与所述输出电阻Rtm串联连接，并且所述输出电阻Rott的两端分别并联于所述高速硅基场控器件的栅极与源极。
[0036]在选取与霍尔传感器串联的输出电阻时，应保证与霍尔传感器检测的电流对应的输出电压范围在所述高速硅基MOSFET的电阻可变区内。
[0037]这样，在进行基极驱动电流调控时，霍尔传感器采集SiC BJT集电极的电流，然后根据SiC BJT集电极的电流大小输出的一个电流信号，并通过输出电阻Rout转换为电压信号乂⑵施加于高速硅基MOSFET的G-S两极。同时由限流电阻R来限制基极电流的大小。
[0038]当SiC BJT的集电极无电流通过时，基极电流由限流电阻R限制其大小，R取值由相应的应用场合决定。当集电极有电流并且电流下降时，霍尔传感器检测之后的输出电流也同比例下降，输出电阻上的电压即Ves也同比例下降，调控高速硅基MOSFET的电阻近同比例上升，基极电流近同比例下降。
[0039]如图2所示高速硅基MOSFET的转移特性曲线和RDS(m)曲线，该曲线反映该高速硅基MOSFET的电阻可变区接近线性，这样在栅极电压变化时RDS(m)也随之近乎线性的变化。
[0040]另一方面，如图3所示，本实施例还提供一种基于上述装置的碳化硅双极结型晶体管的静态驱动方法，包括:
[0041]SI,电流检测器件实时获取碳化硅双极结型晶体管的集电极的电流值；
[0042]S2，根据所述集电极的电流值得到高速硅基场控器件的门极电压；
[0043]S3，根据所述高速硅基场控器件的门极电压确定可变电阻单元的电阻值；
[0044]S4，根据所述驱动电源与所述可变电阻单元的电阻值确定碳化硅双极结型晶体管基极的驱动电流。
[0045]进一步地，所述电流检测器件包括霍尔传感器和一个输出电阻，所述霍尔传感器与所述输出电阻串联连接，并且所述输出电阻的两端分别并联于所述高速硅基场控器件的栅极与源极。
[0046]进一步地，所述S2中根据所述集电极的电流值得到高速硅基场控器件的门极电压的步骤，包括:
[0047]所述霍尔传感器根据所述集电极的电流经过与所述霍尔传感器串联的输出电阻输出一个输出电压；
[0048]将所述输出电压作为所述高速硅基场控器件的门极电压。
[0049]本实施例提供的一种碳化硅双极结型晶体管的静态驱动装置及方法，通过碳化硅双极结型晶体管基极驱动电流根据集电极电流的正比变化，很大程度上降低了基极驱动功耗，同时有效的降低了实现基极驱动电流变化的成本，而且基本消除了时间延迟。
[0050]虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
【主权项】
1.一种碳化硅双极结型晶体管的静态驱动装置，其特征在于，所述装置包括: 在碳化硅双极结型晶体管的基极与驱动电源之间串联一个可变电阻单元，所述可变电阻单元包括高速硅基场控器件和一个限流电阻，所述限流电阻一端连接所述高速硅基场控器件的源极，另一端连接所述高速硅基场控器件的漏极； 所述碳化硅双极结型晶体管的集电极与电流检测器件连接，所述电流检测器件与所述高速硅基场控器件的栅极和源极连接。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述高速硅基场控器件的阈值电压为O伏。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述高速硅基场控器件采用为半导体场效晶体管或者结型场效应晶体管。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电流检测器件包括霍尔传感器和一个输出电阻，所述霍尔传感器与所述输出电阻串联连接，并且所述输出电阻的两端分别并联于所述高速硅基场控器件的栅极与源极。5.一种基于权利要求1至4任一项所述装置的碳化硅双极结型晶体管的静态驱动方法，其特征在于，所述方法包括: 电流检测器件实时获取碳化硅双极结型晶体管的集电极的电流值； 根据所述集电极的电流值得到高速硅基场控器件的门极电压； 根据所述高速硅基场控器件的门极电压确定可变电阻单元的电阻值； 根据所述驱动电源与所述可变电阻单元的电阻值确定碳化硅双极结型晶体管基极的驱动电流。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述电流检测器件包括霍尔传感器和一个输出电阻，所述霍尔传感器与所述输出电阻串联连接，并且所述输出电阻的两端分别并联于所述高速硅基场控器件的栅极与源极。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述集电极的电流值得到高速硅基场控器件的门极电压的步骤，包括: 所述霍尔传感器根据所述集电极的电流经过与所述霍尔传感器串联的输出电阻输出一个输出电压； 将所述输出电压作为所述高速硅基场控器件的门极电压。
【专利摘要】本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种碳化硅双极结型晶体管的静态驱动装置及方法。在碳化硅双极结型晶体管的基极与驱动电源之间串联一个可变电阻单元，所述可变电阻单元包括高速硅基场控器件和一个限流电阻，所述限流电阻一端连接所述高速硅基场控器件的源极，另一端连接所述高速硅基场控器件的漏极；所述碳化硅双极结型晶体管的集电极与电流检测器件连接，所述电流检测器件与所述高速硅基场控器件的栅极和源极连接。通过碳化硅双极结型晶体管基极驱动电流根据集电极电流的正比变化，很大程度上降低了基极驱动功耗，同时有效的降低了实现基极驱动电流变化的成本，而且基本消除了时间延迟。
【IPC分类】H03K17/687, H03K17/04
【公开号】CN104901668
【申请号】CN201510244410
【发明人】廖淋圆, 唐赛, 王俊, 帅智康, 尹新, 沈征, 蒋梦轩
【申请人】湖南大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月14日
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种碳化硅双极结型晶体管的静态驱动装置及方法。
【背景技术】
[0002]伴随着碳化硅(SiC)功率器件的兴起，SiC BJT (SiC Bipolar Junct1nTransistor，碳化娃双极结型晶体管)也由于其高电流增益、优良的耐高温可靠性、制作工艺简单以及无门极栅氧可靠性问题等优点，成为最有吸引力的SiC开关结构之一，从而得到了广泛的应用。其主要特点有:第一，区别于传统的硅BJT，SiC BJT由于其工作模式非常接近单极型器件而具有较为稳定的导通特性，克服了开关速度慢、功耗大和安全工作区小等缺点；第二，商业化的1200V SiC BJT的导通电阻和开关速度都与SiC MOSFET (SiCMetal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，碳化娃半导体场效晶体管)相差无几，但是SiC BJT的芯片尺寸却可以降低50%;第三，相比起SiC MOSFET的制作工艺需要13-16块掩膜板，SiC BJT的制作工艺过程只要7-9块掩膜板，因此具有更为简单的制作过程和更低的成本；第四，SiC BJT没有SiC MOSFET的栅氧可靠性问题。但是，由于SiC BJT是电流型驱动器件，其基极需要提供持续的电流来保证器件的正常导通，并且由于SiC BJT器件与Si BJT器件特性有很大的差异，故Si BJT的驱动并不能完全应用于SiC BJT，所以驱动已经成为限制SiC BJT应用的主要瓶颈。
[0003]传统的SiC BJT驱动为了保证器件的正常导通而需要提供一个足够大的持续不变的基极电流保证器件在最大导通电流的情况下也能正常导通，即使器件工作在较小的电流情况下，该基极电流也不变，这样造成了较大的驱动功耗的浪费。针对传统的SiC BJT驱动功耗浪费的问题，现有的离散型基极电流驱动实现了基极电流伴随着集电极电流的变化而正比例变化，但是由于需要昂贵的D/A转换器、DSP(digital signal processor，数字信号处理器)或者FPGA (Field — Programmable Gate Array，现场可编程逻辑门阵列)，保证基极电流随集电极电流变化而需要复杂的控制方法，并且D/A转换器的相应延迟时间也很难使得基极电流实时跟随集电极电流变化。
【发明内容】
[0004]针对现有实现基极电流伴随着集电极电流的变化而正比例变化成本较高以及采用D/A转换器存在时间延迟的缺陷，本发明提供了一种碳化硅双极结型晶体管的静态驱动装置及方法。
[0005]本发明提供的一种碳化硅双极结型晶体管的静态驱动装置，包括:
[0006]在碳化硅双极结型晶体管的基极与驱动电源之间串联一个可变电阻单元，所述可变电阻单元包括高速硅基场控器件和一个限流电阻，所述限流电阻一端连接所述高速硅基场控器件的源极，另一端连接所述高速硅基场控器件的漏极；
[0007]所述碳化硅双极结型晶体管的集电极与电流检测器件连接，所述电流检测器件与所述高速硅基场控器件的栅极和源极连接。
[0008]进一步地，所述高速硅基场控器件的阈值电压为O伏。
[0009]进一步地，所述高速硅基场控器件采用为半导体场效晶体管或者结型场效应晶体管。
[0010]进一步地，所述电流检测器件包括霍尔传感器和一个输出电阻，所述霍尔传感器与所述输出电阻串联连接，并且所述输出电阻的两端分别并联于所述高速硅基场控器件的栅极与源极。
[0011]另一方面，本发明还提供一种基于上述装置的碳化硅双极结型晶体管的静态驱动方法，包括:
[0012]电流检测器件实时获取碳化硅双极结型晶体管的集电极的电流值；
[0013]根据所述集电极的电流值得到高速硅基场控器件的门极电压；
[0014]根据所述高速硅基场控器件的门极电压确定可变电阻单元的电阻值；
[0015]根据所述驱动电源与所述可变电阻单元的电阻值确定碳化硅双极结型晶体管基极的驱动电流。
[0016]进一步地，所述电流检测器件包括霍尔传感器和一个输出电阻，所述霍尔传感器与所述输出电阻串联连接，并且所述输出电阻的两端分别并联于所述高速硅基场控器件的栅极与源极。
[0017]进一步地，所述根据所述集电极的电流值得到高速硅基场控器件的门极电压的步骤，包括:
[0018]所述霍尔传感器根据所述集电极的电流经过与所述霍尔传感器串联的输出电阻输出一个输出电压；
[0019]将所述输出电压作为所述高速硅基场控器件的门极电压。
[0020]本发明提供的一种碳化硅双极结型晶体管的静态驱动装置及方法，通过碳化硅双极结型晶体管基极驱动电流根据集电极电流的正比变化，很大程度上降低了基极驱动功耗，同时有效的降低了实现基极驱动电流变化的成本，而且基本消除了时间延迟。
【附图说明】
[0021]通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中:
[0022]图1是本发明一个实施例中碳化硅双极结型晶体管的驱动装置的结构示意图；
[0023]图2是本发明一个实施例中高速硅基MOSFET的特性曲线示意图；
[0024]图3是本发明一个实施例中碳化硅双极结型晶体管的静态驱动方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0025]现结合附图和实施例对本发明技术方案作进一步详细阐述。
[0026]本实施例提供的一种碳化硅双极结型晶体管的静态驱动装置，包括:
[0027]在碳化硅双极结型晶体管的基极与驱动电源之间串联一个可变电阻单元，所述可变电阻单元包括高速硅基场控器件和一个限流电阻，所述限流电阻一端连接所述高速硅基场控器件的源极，另一端连接所述高速硅基场控器件的漏极；
[0028]所述碳化硅双极结型晶体管的集电极与电流检测器件连接，所述电流检测器件与所述高速硅基场控器件的栅极和源极连接。
[0029]进一步地，所述高速硅基场控器件的阈值电压为O伏。
[0030]进一步地，所述高速硅基场控器件采用为半导体场效晶体管MOSFET或者结型场效应晶体管JFET。
[0031]进一步地，所述电流检测器件包括霍尔传感器和一个输出电阻，所述霍尔传感器与所述输出电阻串联连接，并且所述输出电阻的两端分别并联于所述高速硅基场控器件的栅极与源极。
[0032]举例来说，如图1所示，本实施例公开了一种碳化硅双极结型晶体管的驱动装置，其中静态输入部分包括:
[0033]在碳化硅双极结型晶体管的基极与驱动电源Vs之间串联一个可变电阻单元， 所述可变电阻单元包括阈值电压为O伏的高速硅基MOSFET和一个限流电阻R，所述限流电阻一端连接所述高速硅基MOSFET的源极，另一端连接所述高速硅基MOSFET的漏极。
[0034]其中，所述高速硅基MOSFET满足:a)所述高速硅基MOSFET的阈值电压为O伏左右。因为SiC BJT的集电极电流从O开始变大时，霍尔传感器检测该电流并反馈至硅基场控器件的门极电压也是从O开始变化的，相应的硅基场控器件的电阻也开始变化。b)所述高速硅基MOSFET的电阻变化接近线性变化。这样可以保证MOSFET的电阻变化随高速硅基MOSFET栅极电压尽量接近正比例。c)高速硅基MOSFET的开关速度要快。这样可以保证响应速度快。d)高速硅基MOSFET的功率要较大，能够保证承受基极电流。
[0035]所述碳化硅双极结型晶体管的集电极与电流检测器件连接，所述电流检测器件包括霍尔传感器和一个输出电阻Rott，所述霍尔传感器与所述输出电阻Rtm串联连接，并且所述输出电阻Rott的两端分别并联于所述高速硅基场控器件的栅极与源极。
[0036]在选取与霍尔传感器串联的输出电阻时，应保证与霍尔传感器检测的电流对应的输出电压范围在所述高速硅基MOSFET的电阻可变区内。
[0037]这样，在进行基极驱动电流调控时，霍尔传感器采集SiC BJT集电极的电流，然后根据SiC BJT集电极的电流大小输出的一个电流信号，并通过输出电阻Rout转换为电压信号乂⑵施加于高速硅基MOSFET的G-S两极。同时由限流电阻R来限制基极电流的大小。
[0038]当SiC BJT的集电极无电流通过时，基极电流由限流电阻R限制其大小，R取值由相应的应用场合决定。当集电极有电流并且电流下降时，霍尔传感器检测之后的输出电流也同比例下降，输出电阻上的电压即Ves也同比例下降，调控高速硅基MOSFET的电阻近同比例上升，基极电流近同比例下降。
[0039]如图2所示高速硅基MOSFET的转移特性曲线和RDS(m)曲线，该曲线反映该高速硅基MOSFET的电阻可变区接近线性，这样在栅极电压变化时RDS(m)也随之近乎线性的变化。
[0040]另一方面，如图3所示，本实施例还提供一种基于上述装置的碳化硅双极结型晶体管的静态驱动方法，包括:
[0041]SI,电流检测器件实时获取碳化硅双极结型晶体管的集电极的电流值；
[0042]S2，根据所述集电极的电流值得到高速硅基场控器件的门极电压；
[0043]S3，根据所述高速硅基场控器件的门极电压确定可变电阻单元的电阻值；
[0044]S4，根据所述驱动电源与所述可变电阻单元的电阻值确定碳化硅双极结型晶体管基极的驱动电流。
[0045]进一步地，所述电流检测器件包括霍尔传感器和一个输出电阻，所述霍尔传感器与所述输出电阻串联连接，并且所述输出电阻的两端分别并联于所述高速硅基场控器件的栅极与源极。
[0046]进一步地，所述S2中根据所述集电极的电流值得到高速硅基场控器件的门极电压的步骤，包括:
[0047]所述霍尔传感器根据所述集电极的电流经过与所述霍尔传感器串联的输出电阻输出一个输出电压；
[0048]将所述输出电压作为所述高速硅基场控器件的门极电压。
[0049]本实施例提供的一种碳化硅双极结型晶体管的静态驱动装置及方法，通过碳化硅双极结型晶体管基极驱动电流根据集电极电流的正比变化，很大程度上降低了基极驱动功耗，同时有效的降低了实现基极驱动电流变化的成本，而且基本消除了时间延迟。
[0050]虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
【主权项】
1.一种碳化硅双极结型晶体管的静态驱动装置，其特征在于，所述装置包括: 在碳化硅双极结型晶体管的基极与驱动电源之间串联一个可变电阻单元，所述可变电阻单元包括高速硅基场控器件和一个限流电阻，所述限流电阻一端连接所述高速硅基场控器件的源极，另一端连接所述高速硅基场控器件的漏极； 所述碳化硅双极结型晶体管的集电极与电流检测器件连接，所述电流检测器件与所述高速硅基场控器件的栅极和源极连接。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述高速硅基场控器件的阈值电压为O伏。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述高速硅基场控器件采用为半导体场效晶体管或者结型场效应晶体管。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电流检测器件包括霍尔传感器和一个输出电阻，所述霍尔传感器与所述输出电阻串联连接，并且所述输出电阻的两端分别并联于所述高速硅基场控器件的栅极与源极。5.一种基于权利要求1至4任一项所述装置的碳化硅双极结型晶体管的静态驱动方法，其特征在于，所述方法包括: 电流检测器件实时获取碳化硅双极结型晶体管的集电极的电流值； 根据所述集电极的电流值得到高速硅基场控器件的门极电压； 根据所述高速硅基场控器件的门极电压确定可变电阻单元的电阻值； 根据所述驱动电源与所述可变电阻单元的电阻值确定碳化硅双极结型晶体管基极的驱动电流。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述电流检测器件包括霍尔传感器和一个输出电阻，所述霍尔传感器与所述输出电阻串联连接，并且所述输出电阻的两端分别并联于所述高速硅基场控器件的栅极与源极。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述集电极的电流值得到高速硅基场控器件的门极电压的步骤，包括: 所述霍尔传感器根据所述集电极的电流经过与所述霍尔传感器串联的输出电阻输出一个输出电压； 将所述输出电压作为所述高速硅基场控器件的门极电压。
【专利摘要】本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种碳化硅双极结型晶体管的静态驱动装置及方法。在碳化硅双极结型晶体管的基极与驱动电源之间串联一个可变电阻单元，所述可变电阻单元包括高速硅基场控器件和一个限流电阻，所述限流电阻一端连接所述高速硅基场控器件的源极，另一端连接所述高速硅基场控器件的漏极；所述碳化硅双极结型晶体管的集电极与电流检测器件连接，所述电流检测器件与所述高速硅基场控器件的栅极和源极连接。通过碳化硅双极结型晶体管基极驱动电流根据集电极电流的正比变化，很大程度上降低了基极驱动功耗，同时有效的降低了实现基极驱动电流变化的成本，而且基本消除了时间延迟。
【IPC分类】H03K17/687, H03K17/04
【公开号】CN104901668
【申请号】CN201510244410
【发明人】廖淋圆, 唐赛, 王俊, 帅智康, 尹新, 沈征, 蒋梦轩
【申请人】湖南大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月14日
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