电子电路和用于操作晶体管装置的方法
电子电路和用于操作晶体管装置的方法
【技术领域】
[0001]本公开大体涉及包括至少两个晶体管器件(例如HEMT (高电子迀移率晶体管))的电子电路和用于操作这样的电路的方法。
【背景技术】
[0002]晶体管在各种各样的不同电子或电应用(例如工业应用、汽车应用或消费电子设备应用)中被广泛用作电子开关。可通过施加适当的驱动信号到晶体管的控制端子(栅极端子)来导通和关断晶体管。在导通状态中，晶体管是传导的并且允许电流流经负载路径(漏-源路径)。在关断状态中，晶体管是阻塞的并且防止电流流经负载路径。
[0003]当晶体管被操作为开关时，损耗发生。这些损耗包括传导损耗和切换损耗。“传导损耗”是当电流流经负载路径时在晶体管中发生的那些损耗。这些损耗等同于当晶体管处于导通状态中时在晶体管中耗散的能量(电力)。这些传导损耗基本上取决于晶体管的导通电阻(R?)，该导通电阻是处于导通状态中的负载路径的电阻。“切换损耗”是在导通和关断晶体管中包含的那些损耗。即，切换损耗基本上由改变晶体管的切换状态所需要的能量来限定。
【发明内容】
[0004]一个实施例涉及一种电子电路。该电子电路包括具有第一类型晶体管器件和至少一个第二类型晶体管器件的晶体管装置，每个晶体管器件包括控制节点和在第一负载节点和第二负载节点之间的负载路径并且具有并联连接的负载路径。电子电路还包括耦合到第一类型晶体管器件的控制节点和第二类型晶体管器件的控制节点并且被配置为接收输入信号的驱动电路。第一类型晶体管器件和第二类型晶体管器件中的每个包括在负载路径中的二维电子气(2DEG)以及邻近该2DEG的场板，其中第一类型晶体管器件的场板连接到第一类型晶体管器件的控制节点和第二负载节点中的一个。驱动电路被配置为接收表示晶体管装置的至少一个负载参数的负载信号并且被配置为基于负载信号来对该至少一个第二类型晶体管器件进行激活和解激活之一。
[0005]一个实施例涉及一种方法。该方法包括获得表示包括第一类型晶体管器件和至少一个第二类型晶体管器件的晶体管装置的至少一个负载参数的负载信号；通过驱动电路接收输入信号；以及通过驱动电路基于负载信号对所述至少一个第二类型晶体管器件进行激活和解激活之一。第一类型晶体管器件和至少一个第二类型晶体管器件中的每个包括控制节点、在第一负载节点和第二负载节点之间的负载路径、在负载路径中的二维电子气(2DEG)、以及邻近该2DEG的场板。第一类型晶体管器件和至少一个第二类型晶体管器件的负载路径并联连接，并且第一类型晶体管器件的场板连接到第一类型晶体管器件的控制节点和第二负载节点中的一个。
[0006]另一实施例涉及一种电子电路。该电子电路包括具有多个晶体管器件的晶体管装置，每个晶体管器件包括控制节点和在第一负载节点和第二负载节点之间的负载路径，并且具有并联连接的负载路径；以及驱动电路，该驱动电路耦合到多个晶体管器件中的每个的控制节点并且被配置为接收输入信号。多个晶体管器件中的每个包括在负载路径中的二维电子气(2DEG)，以及邻近该2DEG的场板。驱动电路被配置为接收表示晶体管装置的至少一个负载参数的负载信号并且被配置为基于负载信号对多个晶体管器件中的至少一个进行激活和解激活之一。
[0007]本领域技术人员在阅读以下详细描述后并且在查看附图之后将认识到附加的特征和优点。
【附图说明】
[0008]下文参考附图解释示例。附图用于图示某些原理，从而仅图示了对于理解这些原理所必须的方面。附图不是按照比例的。在附图中，相同附图标记表示同样的特征。
[0009]图1示出包括具有第一类型晶体管器件和第二类型晶体管器件的晶体管装置和驱动电路的电子电路的一个实施例；
图2图示了根据一个实施例的第一类型晶体管器件的垂直横截面视图；
图3图示了根据一个实施例的第二类型晶体管器件的垂直横截面视图；
图4A-4B分别示出第一类型晶体管器件和第二类型晶体管器件所集成于的半导体主体的顶视图和垂直横截面视图；
图5图不驱动电路的一个实施例；
图6图示在驱动电路中的第一驱动单元的一个实施例；
图7图示在驱动电路中的第二驱动单元的一个实施例；
图8图示基于负载信号的驱动电路的操作；
图9图示其中基于晶体管装置的负载电流生成负载信号的电子电路的一个实施例；
图10图示其中基于晶体管装置的温度生成负载信号的电子电路的一个实施例；
图11图示其中基于晶体管装置的输入信号的频率生成负载信号的电子电路的一个实施例；
图12示出包括具有第一类型晶体管器件和多个第二类型晶体管器件的晶体管装置和驱动电路的电子电路的一个实施例；以及
图13示出包括具有多个第二类型晶体管器件的晶体管装置和驱动电路的电子电路的一个实施例。
【具体实施方式】
[0010]在以下详细描述中，参考附图。附图形成描述的一部分并且通过图示的方式示出其中可以实践本发明的具体实施例。应当理解的是，本文描述的各种实施例的特征可以相互组合，除非另外特别指出。
[0011]图1示出包括具有第一类型晶体管器件I和第二类型晶体管器件2的晶体管装置和被配置为驱动晶体管装置的驱动电路3的电子电路的一个实施例。在图1中，第一类型晶体管器件I和第二类型晶体管器件2通过电路符号来表示。下文更详细地参考图2和3解释第一类型晶体管器件I和第二类型晶体管器件2的实施例。
[0012]参考图1，第一类型晶体管器件I和第二类型晶体管器件2中的每个包括控制节点13、23和在第一负载节点11、21和第二负载节点12、22之间的负载路径。第一类型晶体管器件I和第二类型晶体管器件2的负载路径并联连接。即，第一类型晶体管器件I和第二类型晶体管器件2使它们的第一负载节点11、21电连接，并且第一类型晶体管器件I和第二类型晶体管器件2使它们的第二负载节点12、22电连接。
[0013]第一类型晶体管器件I和第二类型晶体管器件2中的每个进一步包括由图1所示的等效电路图中的电路节点14、24表示的场板(场电极)。第一类型晶体管器件I的场板14电耦合到第一类型晶体管器件I的控制节点13和第二负载节点12中的一个。在图1所示的实施例中，第一类型晶体管器件I的场板14连接到第二负载节点12。可替换地(并且在图1中未示出)，场板14连接到第一类型晶体管器件I的控制节点13。第二类型晶体管器件2的场板24未永久耦合到第二类型晶体管器件2的栅极节点23和第二负载节点22中的一个，但是耦合到驱动电路3。
[0014]第一类型晶体管器件I和第二类型晶体管器件2均使其控制节点13、23耦合到驱动电路3，以便由驱动电路3驱动。驱动电路3被配置为根据驱动电路3的输入信号Sin来驱动具有第一类型晶体管器件I和第二类型晶体管器件2的晶体管装置。输入信号Sin定义晶体管装置的期望工作节点(工作状态)。基于输入信号Sin，驱动电路3被配置为将晶体管装置操作在导通模式(导通状态)和关断模式(关断状态)中的一个中。在导通模式中，至少第一类型晶体管器件I是传导的(被导通)。在关断模式中，第一类型晶体管器件I和第二类型晶体管器件2两者都是阻塞的(被关断)。可通过施加适当的驱动信号到相应控制节点13、23来均导通或关断第一类型晶体管器件I和第二类型晶体管器件2。这在下文被更详细地解释。
[0015]电子电路可被用作用于切换(控制)经由负载Z的负载电流込的电子开关。为此，晶体管装置可以与负载Z串联连接，而包括晶体管装置和负载Z的串联电路耦合在用于接收第一和第二(正和负)供电电位V+、GND的第一和第二供电节点之间。根据一个实施例，第一供电电位V+是正供电电位，并且第二供电电位是负供电电位或参考电位，例如地。更具体地，第一类型晶体管器件I和至少一个第二类型晶体管器件2的负载路径与负载Z串联连接。负载Z可包括任何类型的电或电子负载。负载Z可甚至包括与晶体管装置一起可形成半桥的一个或多个另外的晶体管。在图1所示的实施例中，晶体管装置被连接作为在负载Z和负供电电位/参考电位GND之间的低侧开关。然而，这仅仅是示例。晶体管装置还可以被连接 作为在负载Z和正供电电位V+之间的高侧开关。
[0016]参考图1，驱动电路3进一步被配置为接收负载信号SMAD。负载信号Sum表示晶体管装置的负载状态。驱动电路3被配置为基于负载信号Sumd对至少一个第二类型晶体管器件2进行激活和解激活之一。其中第二类型晶体管器件2被激活的工作模式将在下面被称为激活模式，并且其中第二类型晶体管器件2被解激活的工作模式将在下面被称为解激活模式。在激活模式中，驱动电路3可与第一类型晶体管器件I同步地导通和关断第二类型晶体管器件2。在解激活模式中，驱动电路3保持第二类型晶体管器件2被关断，而不论第一类型晶体管器件I的工作模式如何。
[0017]第一类型晶体管器件I和第二类型晶体管器件2中的每个的负载路径包括二维电子气(2DEG)。这在下面将参考图2和3来解释。图2示出根据一个实施例的第一类型晶体管器件I的垂直横截面视图，并且图3示出根据一个实施例的第二类型晶体管器件2的垂直横截面视图。第一类型晶体管器件I和第二类型晶体管器件2在这些实施例中被实施为HEMT (高电子迀移率晶体管)。
[0018]参考图2，第一类型晶体管器件I包括第一半导体层110和在第一半导体层110上的第二半导体层120。第一半导体层110在下面被简要称为第一层110，并且第二半导体层120在下面被简要称为第二层120。第一层110和第二层120中的每个包括复合半导体材料，其中第一层110的材料和第二层120的材料被选择使得沿着在第一层110和第二层120之间的界面在该第一中存在二维电子气(2DEG)。在图2所示的实施例中，沿着该界面在第一层110中形成2DEG。在图2中使用短划和点线示意性图示在第一层110中形成的2DEG。在下面第一层110还将被称为沟道层，并且第二层120在下面还将被称为阻挡层。根据一个实施例，沟道层110包括GaN (氮化镓)，并且阻挡层120包括AlGaN (氮化镓铝)。GaN和AlGaN是II1-V半导体材料。将沟道层110实施为包括GaN和将阻挡层120实施为包括AlGaN仅仅是示例。还可以使用其它组合II1-V半导体材料以便在沟道层110中形成2DEGo
[0019]参考图2，具有沟道层110和阻挡层120的半导体装置可被布置在衬底140 (在图2中以点线图示)上。衬底140包括例如Si (娃)或SiC (碳化娃)。可以将成核层(籽晶层、缓冲层)150布置在衬底140和第一层110之间。根据一个实施例，该成核层150包括AlN(氮化铝)。
[0020]沟道层110和阻挡层120形成第一类型晶体管器件I的负载路径。第一电极161形成第一负载节点11或连接到第一负载节点11，并且第二电极162形成第二负载节点12或连接到第一类型晶体管器件I的第二负载节点12。第一电极161和第二电极162在半导体装置的横向方向上与沟道层110和阻挡层120间隔开。在图2所示的实施例中，第一电极161和第二电极162中的每个经由阻挡层120延伸到2DEG。根据另一实施例(未示出)，第一电极161和第二 162中的至少一个延伸到2DEG中或甚至穿过2DEG。
[0021]当第一类型晶体管器件I处于导通状态时，2DEG提供在第一电极161和第二电极162之间的非常低欧姆的路径。可通过使用栅极163中断在第一电极161和第二电极162之间的2DEG来关断第一类型晶体管器件I。栅极163位于第一电极161和第二电极162之间并且与第一电极161和第二电极162中的每个间隔开。在本实施例中，栅极163通过阻挡层120与2DEG间隔开并且与2DEG分离。然而，这仅仅是示例。栅极163也可以延伸到阻挡层120内。根据另一实施例，栅极163延伸穿过阻挡层120到2DEG。在后一情况中，半导体器件可被称为MESFET (金属半导体场效应晶体管)。可通过适当选择栅极163来定义第一类型晶体管器件I是常导通晶体管器件还是常关断晶体管器件。根据一个实施例，栅极163被实施使得第一类型晶体管器件I是常关断晶体管器件。在该情况下，栅极163包括例如P掺杂半导体材料，例如P掺杂II1-V半导体材料。P掺杂II1-V半导体材料的示例包括而不限于P掺杂GaN或P掺杂AlGaN。当施加在控制节点13 (即连接到栅极163)和第一负载节点11之间的驱动电压是零时，这样的P掺杂半导体材料在阻挡层120中并且在中断2DEG的沟道层110的邻接区中引起耗尽区。在下面，控制节点13将被称为栅极节点，第一负载节点11将被称为漏极节点，并且第二负载节点12将被称为源极节点。因此，驱动电压将被称为晶体管器件的栅-源电压。
[0022]当正栅-源电压被施加时，常关断第一类型晶体管器件I导通。作为晶体管器件开始导通所处于的电压的阈值电压取决于栅极163的特定类型并且可以在几伏的范围内，例如在IV和1V之间，特别在IV和5V之间。
[0023]根据另一实施例，第一类型晶体管器件I是常导通晶体管器件。在该情况下，当栅-源电压高于负阈值电压(trash-hold voltage)时晶体管器件传导。阈值电压的电压电平取决于栅极163的特定类型。可以通过利用肖特基金属实施栅极163来获得常导通晶体管器件。肖特基金属的示例包括但不限于:镍(Ni)、铂(Pt)、镍-铂合金、钼(Mo)。
[0024]参考图2，第一类型晶体管器件I还包括场板(场电极)164。场板164与2DEG间隔开。在图2所示的实施例中，场板162被布置在钝化层130上，而钝化层130邻接阻挡层120。在本实施例中栅极163被嵌入钝化层130中，并且在该实施例中栅极163被布置在场板162和2DEG之间。参考上面的解释，场板164分别电连接到源极节点12和源极电极162(如示出的)，或电连接到栅极节点13 (未示出)。可以经由常规布线布置来提供电连接。该布线布置在图2中示意性图示。根据另一实施例(在图2中的虚线中图示)场板64邻接源极电极162。以常规方式，场板162用于防止或至少减小当晶体管器件处于关断状态中时沟道层110和阻挡层120中的电场的峰值。
[0025]图3示出了根据一个实施例的第二类型晶体管器件2的垂直横截面视图。图3所示的第二类型晶体管器件2被实施为类似于图2中所示的第一类型晶体管器件I并且包括沟道层210、沟道层210上的阻挡层220、沟道层210中的2DEG、可选的衬底240和在衬底240与沟道层210之间的成核层250。栅极263控制(调制)在第一电极261和第二电极262之间的2DEG。第一电极261连接到第一负载节点21或形成第一负载节点，并且第二电极262连接到第二负载节点或形成第二负载节点22。栅极263在该实施例中被嵌入钝化层230中。涉及图2中所示的第一类型晶体管器件I的器件特征中的每个(除了场板164之夕卜)提供的解释相应地适用于图3中所示的第二类型晶体管器件2的对应器件特征。
[0026]图3所示的第二类型晶体管器件2与图2所示的第一类型晶体管器件I的不同在于第二类型晶体管器件2的场板264既不永久耦合到源极电极261也不耦合到栅极263。场板264可经由在下面将被称为场板节点24的分开的节点24来驱动。
[0027]根据一个实施例，第一类型晶体管器件I和第二类型晶体管器件2具有基本上相同的几何特性(即具有基本上相同的几何结构)。几何器件特性包括例如在漏极电极161、261和源极电极162、262之间的距离(漏-源距离)、在源极电极162、262和栅极电极163、263之间的距离(源-栅距离)、在栅极电极164、264和漏极电极161、261之间的距离(栅-漏距离)、以及场电极163在栅极电极164、264和漏极电极161、261之间的区中在阻挡层120、220之上的重叠(阻挡层重叠)。通过场电极164、264从栅极电极163、263在漏极电极161、261的方向上延伸多远来定义“阻挡层重叠”。
[0028]根据另一实施例，第一类型晶体管器件I和第二类型晶体管器件2在上面解释的几何器件特性中的至少一个上是不同的。具体地，第二类型晶体管器件可以被实施有比第一类型晶体管器件更大的栅-漏距离。根据另一实施例，第一类型晶体管器件I和第二类型晶体管器件2被实施有不同的阻挡层重叠。特别地，比起第一类型晶体管器件 I的场电极164在漏极电极161的方向上延伸，第二类型晶体管器件2的场电极264可在漏极电极261的方向上进一步延伸，其中第一类型晶体管器件I和第二类型晶体管器件可具有基本上相同的源-漏和栅-漏距离。
[0029]根据一个实施例，第一类型晶体管器件I和第二类型晶体管器件2被集成在公共半导体装置中。图4A示出在这样的半导体装置上的顶视图，并且图4B示出在图4A图示的剖面A-A中半导体装置的垂直横截面视图。参考图4A，第一类型晶体管器件I和第二类型晶体管器件2共享源极电极，并且共享漏极电极。即，第一类型晶体管器件I的漏极电极161和第二类型晶体管器件2的漏极电极261通过同一电极形成，并且第一类型晶体管器件I的源极电极162和第二类型晶体管器件2的源极电极262通过同一电极形成。参考图4B，第一类型晶体管器件I和第二类型晶体管器件2具有同一衬底140、240、同一成核层150、250和同一沟道层110、210。然而，第一类型晶体管器件I的2DEG和第二类型晶体管器件2的2DEG通过隔离区170分离。该隔离区可包括注入的破坏原子，该注入的破坏原子可防止2DEG在破坏原子被注入的那些区中的生成。隔离区170可被实施为使得其将2DEG分离为两个部分，即与第一类型晶体管器件I相关联的一个部分和与第二类型晶体管器件2相关联的一个部分。根据另一实施例，还将隔离层170布置在阻挡层中，使得其将第一类型晶体管器件I的阻挡层120与第二类型晶体管器件2的阻挡层220分离。两个晶体管器件可具有分开的钝化层130、230 (如图4B所示)，或可具有一个公共钝化层(未示出)。被注入以形成隔离区170的破坏原子可包括氮(N)、氦(He)或氩(Ar)中的至少一个。
[0030]根据另一实施例，隔离区170包括穿过阻挡层120、220和2DEG被蚀刻到沟道层110,210中并且将2DEG再分为两个部分(即与第一类型晶体管器件I相关联的一个部分和与第二类型晶体管器件2相关联的一个部分)的沟槽。该沟槽可以被填充有电绝缘填充材料，例如氧化物、氮化物、玻璃等。
[0031]操作参考图2解释的该种类的第一类型晶体管器件的晶体管器件引起损耗。那些损耗包括传导损耗和切换损耗。传导损耗是当电流在漏极电极161和源极电极162之间穿过2DEG流动时发生的那些损耗。可通过增大2DEG在垂直于图2中所示的剖面的方向上的宽度和/或通过并联连接多个图2中所示的晶体管器件来减小那些损耗。切换损耗是当晶体管器件将切换状态(工作状态)从导通状态改变到关断状态并且反之亦然时结合对栅极163和场板164充电/放电发生的那些损耗。通常(在晶体管器件的给定切换频率处)，切换损耗分别随着晶体管器件的电流额定增大以及导通电阻减小而增大。电流额定定义晶体管器件在不面对被毁坏的风险的情况下可传导的最大电流。
[0032]在图1所示的电子电路中，优化具有第一类型晶体管器件I和至少一个(theleast on)第二类型晶体管器件2的晶体管装置的操作，使得包括传导损耗和切换损耗的总体损耗比具有对应于图1的晶体管装置的电流额定的电流额定的常规晶体管器件中的更低。这在下面详细解释。
[0033]参考上面的解释，驱动电路3被配置为根据负载信号Sumd来对第二类型晶体管器件2进行激活和解激活之一。图5示意性图示具有该功能的驱动电路3的一个实施例。
[0034]参考图5，驱动电路3包括被配置为根据输入信号Sin驱动第一类型晶体管器件I的第一驱动单元31和被配置为根据输入信号Sin并且根据激活信号S32驱动第二驱动晶体管器件2的第二驱动单元32。激活信号S32由接收负载信号Swad的激活电路33提供。第一驱动单元31被配置为基于输入信号Sin来导通和关断第一类型晶体管器件。即，当输入信号Sin具有导通电平时，第一驱动单元31导通第一类型晶体管器件1，并且当输入信号Sin具有不同于导通电平的关断电平时关断第一类型晶体管器件I。输入信号Sin的导通电平指示期望导通晶体管装置，并且输入信号Sin的关断电平指示期望关断晶体管装置。
[0035]图6图示了第一类型驱动单元31的一个实施例。该驱动单元31包括被配置为将栅极节点13连接到可获得第一驱动电位Vl的电路节点的第一开关311，以及被配置为将栅极节点13连接到可获得第二驱动电位V2的电路节点的第二开关312。选择第一驱动电位Vl使得当第一驱动电位Vl被施加到栅极节点13时第一类型晶体管器件I处于导通状态，并且选择第二驱动电位V2使得当第二驱动电位V2被施加到栅极节点13时第一类型晶体管器件I处于关断状态。控制电路315接收输入信号Sin并且当输入信号Sin具有导通电平时导通第一开关311以便导通第一类型晶体管器件I，并且当输入信号Sin具有关断电平时导通第二开关312以便关断第一类型晶体管器件I。控制电路315控制第一和第二开关311、312使得一次仅导通这些开关311、312中的仅一个。可选地，第一电流源313与第一开关311串联连接，并且第二电流源312与第二开关314串联连接。第一电流源313定义当第一类型晶体管器件I导通时的栅极电流，该栅极电流是到栅极节点13的电流，并且第二电流源314定义当第一类型晶体管器件I关断时的该栅极电流。例如，当第一类型晶体管器件I是常关断晶体管器件时，第一驱动电位Vl大于第一源极电位(源极节点12的电位)之上的第一类型晶体管器件I的阈值电压，并且第二驱动电位V2可对应于该源极电位。即，第二开关312可连接在栅极节点13和源极节点12之间(如图6中的虚线所图示的)。第一开关311和第二开关312可被实施为常规电子开关，例如晶体管。
[0036]图7示出第二驱动单元32的一个实施例。等同于参考图6解释的第一驱动单元31，第二驱动单元32包括连接在第二类型晶体管器件2的栅极节点23 (图7中未示出)与可获得第一驱动电位Vl的电路节点之间的第一开关321，以及连接在栅极节点23与可获得第二驱动电位V2的电路节点之间的第二开关322。第一驱动电位Vl被配置为当被施加到栅极节点23时导通第二类型晶体管器件2，并且第二驱动电位V2被配置为当施加到栅极节点23时关断第二类型晶体管器件2。当第二类型晶体管器件2被实施为常关断晶体管器件时，第二驱动电位V2可对应于第二类型晶体管器件2的源极电位(源极节点22的电位)。
[0037]第二驱动单元32进一步包括连接在场板节点24和源极节点22之间的第三开关326。可替换地，第三开关326连接在场板节点24和栅极节点23之间。
[0038]控制电路325根据输入信号Sin和激活信号S32控制第一开关321、第二开关322和第三开关326。为了解释的目的，假定激活信号S32可呈现激活电平或解激活电平。激活电平指示期望激活第二类型晶体管器件2，并且解激活电平指示期望解激活第二类型晶体管器件2。控制电路325被配置为当激活信号S32具有激活电平时闭合第三开关326并且基于输入信号Sin导通和关断第二类型晶体管器件2。在该工作模式中，第二类型晶体管器件2的场板连接到源极节点21并且第二类型晶体管器件2基于输入信号Sin导通和关断，从而第二类型晶体管器件2被激活并且像第一类型晶体管器件I 一样工作。控制电路325在该激活模式中通过导通第一开关321来导通第二类型晶体管器件2并且通过导通第二开关322来关断第二类型晶体管器件2。控制电路325，如同参考图6解释的控制电路315，被配置为一次仅导通第一开关321和第二开关322中的一个。
[0039]当激活信号S32具有解激活电平时，控制电路325被配置为关断第三开关326以便将场板从源极节点22 (或在替换的实施例中的栅极节点23)去耦。场板在该工作模式(解激活模式)中是浮置的。此外，控制电路325被配置为通过闭合第二开关322来关断第二类型晶体管器件2。
[0040]前文解释的驱动电路32的工作与第一类型晶体管器件I和第二类型晶体管器件2是常导通还是常闭合器件是无关的。驱动常导通晶体管仅在驱动电位V1、V2方面与驱动常关断器件不同。
[0041]图8示意性图示取决于负载信号Sumd的激活信号S32的一个实施例。仅用于解释的目的，假定激活信号S32的低信号电平表示解激活电平，并且激活信号S32的高信 号电平表示激活电平。在图8中所示的实施例中，激活信号S32当负载信号Sum低于预定义阈值Sum,时具有解激活电平以便解激活第二类型晶体管器件2，并且当负载信号Sumd高于预定义阈值SWAD_TH时具有激活电平以便激活第二类型晶体管器件2。参考图5，激活电路5接收负载信号根据一个实施例，如参考图8解释的，激活电路根据负载信号Sumd生成激活信号S32。
[0042]负载信号S_可表示电路装置的至少一个负载参数。下面参考图9-11解释那些负载参数的以及这些负载参数可如何被测量的不同实施例。
[0043]参考图9，负载信号Sumd可表示经过晶体管装置的负载电流I P在该情况下可使用耦合到晶体管装置并且被配置为测量穿过晶体管装置的负载电流k的电流测量电路41来获得负载信号电流测量电路41可包括被配置为感测电流并且利用基于电流的电流电平的信号电平来生成感测信号的常规电流传感器。电流传感器的示例包括但不限于分流电阻器、霍尔效应传感器或感应电流传感器。
[0044]根据一个实施例，驱动电路3被配置为当负载信号S_指示负载电流I ^高于预定义电流阈值时激活第二类型晶体管器件2。S卩，激活电路5被配置为当负载电流k高于预定义电流阈值时生成激活信号S32的激活电平，并且当负载电流在预定义电流阈值上或低于预定义电流阈值时生成激活信号S32的解激活电平。在该实施例中，在低负载电流(其是低于电流阈值的负载电流)处，仅激活第一晶体管器件1，而在高负载电流(其是高于预定义阈值的负载电流)处，激活第一晶体管器件I和第二晶体管器件2两者。
[0045]根据图10中图示的另一实施例，负载信号Sum取决于晶体管装置的温度。在该实施例中，温度传感器42对晶体管装置的温度提供负载信号SMAD。温度传感器42可被布置在驱动电路之外(如示出的)。根据另一实施例(在虚线中图示)，该温度被集成在驱动电路3中。驱动电路3可被实施为集成电路。
[0046]在该实施例中，驱动电路3被配置为当负载信号S_指示晶体管装置的温度低于预定义温度阈值时解激活第二类型晶体管器件2，并且当负载信号Swad指示温度高于温度阈值时激活第二类型晶体管器件2。
[0047]根据图11所示的另一实施例，负载信号Sumd取决于输入信号Sin的频率。输入信号Sin的频率是输入信号Sin将信号电平从关断电平改变到导通电平所处于的速率。频率测量电路43接收输入信号Sin并且被配置为根据测量的频率生成负载信号SMAD。根据一个实施例，驱动电路3被配置为当负载信号Sum指示输入信号Sin的频率高于预定义频率阈值时解激活第二类型晶体管器件2，并且被配置为当负载信号Sum指示输入信号Sin的频率低于预定义频率阈值时激活第二类型晶体管器件2。这考虑到切换损耗随着输入信号Sin的切换频率增大而增大，输入信号Sin的切换频率定义晶体管装置的第一和第二类型晶体管器件1、2的切换频率。在该工作模式中解激活第二类型晶体管器件2帮助减小切换损耗。
[0048]根据另一实施例，负载信号Sumd取决于负载电流I P晶体管装置的温度和输入信号Sin的频率中的两个或更多个。在该实施例中，计算这些参数中的两个或更多个的加权和以便获得负载信号SMAD，其中正加权因子可被用于考虑负载电流k和温度，并且负加权因子可被用于考虑切换频率。如同前文解释的实施例中那样，第二类型晶体管器件2当负载信号Sumd低于预定义阈值时被解激活，并且当负载信号Swad高于预定义阈值时被激活。
[0049]在前文解释的实施例中，晶体管装置包括一个第一类型晶体管器件I和一个第二类型晶体管器件2。然而，这仅仅是示例。晶体管装置也可以被实施有两个或更多个第二类型晶体管器件。图12示出包括一个第一类型晶体管器件I和两个第二类型晶体管器件21、2?的晶体管装置的一个实施例。第一类型晶体管器件I和第二类型晶体管器件2 1-2n使它们的负载路径并联连接。在第一类型晶体管器件I的情况下，负载路径在漏极节点11和源极节点12之间。在第二类型晶体管器件的情况下，负载路径在漏极节点Il1-1ldP源极节点12i_12n之间。
[0050]第一类型晶体管器件I的场板节点14耦合到源极节点12 (如图示的)或耦合到栅极节点13 (未图示)。第二类型晶体管器件2r2n的场板节点24 p24n和栅极节点23 023n由驱动电路3控制。在该实施例中，驱动电路3被配置为基于负载信号Sum来选择被激活的第二类型晶体管器件2^2』^数量。例如，在晶体管装置包括两个第二类型晶体管器件2^2』^情况下，驱动电路3被配置为当负载信号S 于第一预定义阈值时解激活两个第二类型晶体管器件，被配置为当负载信号Sumd在第一阈值和高于第一阈值的第二阈值之间时仅激活第二类型晶体管器件21、2n*的一个，并且被配置为当负载信号Sumd高于第二阈值时激活第二类型晶体管器件21、2n中的两个。等同地，当晶体管装置包括多于两个第二类型晶体管器件2p2n时可定义多于两个阈值。
[0051]在第二类型晶体管器件2p2n具有不同电流额定的情况下，驱动电路3可不仅被配置为根据负载信号Sumd选择被激活的第二类型晶体管器件的数量，还可被配置为根据负载信号S_选择哪个第二类型晶体管器件将被激活。
[0052]图13图示了电子电路的另一实施例。在该实施例中，晶体管装置仅包括第二类型晶体管器件2r2n。这些第二类型晶体管器件21-2n使其负载路径并联连接。这些第二类型晶体管器件2的场板节点24r24n和栅极节点23 i_23n由驱动电路3驱动。在该实施例中，驱动电路3基于负载信号Sum来选择将被激活的第二类型晶体管器件的数量，其中存在第二类型晶体管器件21-2n*的总是被激活的至少一个。可如前文参考图7解释的那样激活和解激活第二类型晶体管器件21-2n。
[0053]在下面，在一个驱动周期被激活的一个或多个第二类型晶体管器件的组将被称为激活组。在该激活组中的第二晶体管器件的数量取决于负载信号尽管只要负载信号Sum指示某一负载状况，在激活组中的第二晶体管器件的数量就可保持相同，但是每一个切换周期或每多个切换周期，该组的成员(第二晶体管器件)可能改变。切换周期包括其中相应晶体管器件被导通的时间段，和其中相应切换器件被关断的时间段。改变激活组的组成可帮助更平等地将功率损耗分配到各个晶体管器件。
[0054]尽管已公开了本发明的各个示例性实施例，但是对本领域技术人员而言明显的是，可以做出各个改变和修改，其将实现本发明的优点中的一些而不背离本发明的精神和范围。对本领域理智的技术人员而言显而易见的是，可适当地替代执行同一功能的其它组件。应当提到，参考特定图解释的特征可以与其它图的特征组合，甚至在这还未被明确提到的那些情况下也是如此。此外，可以在使用适当的处理器指令的所有软件实施方式中，或者在利用硬件逻辑和软件逻辑的组合的混合实施方式中实现本发明的方法，以实现相同结果。对创新概念的如此修改旨在由所附权利要求来覆盖。
[0055]例如“之下”、“低于”、“下”、“之上”、“上”等的空间相对术语用于容易描述以解释一个元件相对于第二元件的定位。这些术语旨在包含除了与图中描绘的那些不同的取向之外的器件的不同取向。此外，例如“第一”、“第二”等的术语还用于描述各种元件、区、部分等，并且也非旨在作为限制。在整个说明书中，同样的术语指代同样的元件。
[0056]如本文使用的，术语“具有”、“包含”、“包括”、“含有”等是指示所陈述的元件或特征的存在的开放式术语，但是不排除附加元件或特征。冠词“一”、“一个”和“该”旨在包括复数和单数，除非上下文另有清楚声明。
[0057]在考虑了变型和应用的上述范围的情况下，应当理解的是，本发明不限于前述描述，也不限于附图。相反，本发明仅由下面的权利要求及其法律等同形式所限制。
【主权项】
1.一种电子电路，包括: 具有第一类型晶体管器件和至少一个第二类型晶体管器件的晶体管装置，每个晶体管器件包括控制节点和在第一负载节点和第二负载节点之间的负载路径，并且具有并联连接的负载路径；以及 耦合到所述第一类型晶体管器件的所述控制节点和所述第二类型晶体管器件的所述控制节点并且被配置为接收输入信号的驱动电路， 其中所述第 一类型晶体管器件和所述第二类型晶体管器件中的每个包括在所述负载路径中的二维电子气(2DEG)以及邻近所述2DEG的场板，其中所述第一类型晶体管器件的所述场板连接到所述第一类型晶体管器件的所述控制节点和所述第二负载节点中的一个，并且 其中所述驱动电路被配置为接收表示所述晶体管装置的至少一个负载参数的负载信号并且被配置为基于所述负载信号来对所述至少一个第二类型晶体管器件进行激活和解激活之一。2.根据权利要求1所述的电子电路，其中所述第一类型晶体管器件和所述至少一个第二类型晶体管器件被集成在公共半导体主体中。3.根据权利要求2所述的电子电路，其中所述第一类型晶体管器件的所述DEG与所述至少一个第二类型晶体管器件的2DEG通过绝缘区绝缘。4.根据权利要求3所述的电子电路，其中所述绝缘区包括被破坏的结晶区。5.根据权利要求3所述的电子电路，其中所述绝缘区包括延伸穿过所述DEG的沟槽。6.根据权利要求1所述的电子电路，其中所述驱动电路被配置为通过将所述至少一个第二类型晶体管器件的所述场板驱动为是浮置的，并且通过驱动所述至少一个第二类型晶体管器件的所述控制节点使得所述至少一个第二类型晶体管器件处于关断状态，来解激活所述至少一个第二类型晶体管器件。7.根据权利要求1所述的电子电路，其中所述驱动电路被配置为通过将所述至少一个第二类型晶体管器件的所述场板连接到所述至少一个第二类型晶体管器件的所述第二负载节点和所述控制节点中的一个，并且通过根据所述输入信号驱动所述至少一个第二类型晶体管器件的所述控制节点，来激活所述至少一个第二类型晶体管器件。8.根据权利要求1所述的电子电路，其中所述驱动电路被配置为根据所述输入信号来驱动所述第一类型晶体管器件的所述控制节点。9.根据权利要求1所述的电子电路，其中所述至少一个负载参数选自由以下构成的组: 穿过所述晶体管装置的负载电流的电流电平； 所述晶体管装置的温度；以及 所述输入信号的切换频率。10.根据权利要求9所述的电子电路，其中所述驱动电路被配置为当所述负载电流的电流电平高于预定义电流阈值时激活所述至少一个第二类型晶体管器件，并且当所述负载电流的所述电流电平处于或低于预定义电流阈值时解激活所述至少一个第二类型晶体管器件。11.根据权利要求9所述的电子电路，其中所述驱动电路被配置为当所述温度的温度水平高于预定义温度阈值时激活所述至少一个第二类型晶体管器件，并且当所述温度的所述温度水平低于所述预定义温度阈值时解激活所述至少一个第二类型晶体管器件。12.根据权利要求9所述的电子电路，其中所述驱动电路被配置为当所述切换频率低于预定义频率阈值时激活所述至少一个第二类型晶体管器件，并且当所述切换频率高于所述预定义频率阈值时解激活所述至少一个第二类型晶体管器件。13.根据权利要求9所述的电子电路，其中所述负载信号表示两个或更多个不同负载参数。14.一种方法，包括: 获得表示包括第一类型晶体管器件和至少一个第二类型晶体管器件的晶体管装置的至少一个负载参数的负载信号； 通过驱动电路接收输入信号；以及 通过所述驱动电路基于所述负载信号对所述至少一个第二类型晶体管器件进行激活和解激活之一， 其中所述第一类型晶体管器件和所述至少一个第二类型晶体管器件中的每个包括控制节点、在第一负载节点和第二负载节点之间的负载路径、在所述负载路径中的二维电子气(2DEG)、以及邻近所述2DEG的场板， 其中所述第一类型晶体管器件和所述至少一个第二类型晶体管器件的所述负载路径并联连接，并且 其中所述第一类型晶体管器件的所述场板连接到所述第一类型晶体管器件的所述控制节点和所述第二负载节点中的一个。15.根据权利要求14所述的方法，其中所述第一类型晶体管器件和所述至少一个第二类型晶体管器件被集成到公共半导体主体中。16.根据权利要求15所述的方法，其中所述第一类型晶体管器件的所述DEG与所述至少一个第二类型晶体管器件的2DEG通过绝缘区来绝缘。17.根据权利要求16所述的方法，其中所述绝缘区包括被破坏的结晶区。18.根据权利要求16所述的方法，其中所述绝缘区包括延伸穿过所述DEG的沟槽。19.根据权利要求14所述的方法，其中所述第一类型晶体管器件和所述至少一个第二类型晶体管器件具有基本上相同的几何器件特性。20.根据权利要求14所述的方法，其中所述第一类型晶体管器件和所述至少一个第二类型晶体管在从由以下构成的组中选择的至少一个器件特性中是不同的: 漏-源距离； 源-栅距离； 栅-漏距离；以及 阻挡层重叠。21.根据权利要求20所述的方法，其中所述至少一个第二类型晶体管器件包括比所述第一类型晶体管器件更大的栅-漏距离。22.根据权利要求20所述的方法，其中所述第一类型晶体管器件和所述至少一个第二类型晶体管器件包括不同的阻挡层重叠。23.根据权利要求14所述的方法，其中解激活所述至少一个第二类型晶体管器件包括: 驱动所述至少一个第二类型晶体管器件的所述场板为浮置的；以及驱动所述至少一个第二类型晶体管器件的所述控制节点使得所述至少一个第二类型晶体管器件处于关断状态。24.根据权利要求14所述的方法，其中激活所述至少一个第二类型晶体管器件包括:将所述至少一个第二类型晶体管器件的所述场板连接到所述至少一个第二类型晶体管器件的所述第二负载节点和所述控制节点中的一个；以及 根据所述输入信号驱动所述至少一个第二类型晶体管器件的所述控制节点。25.根据权利要求14所述的方法，还包括: 通过所述驱动电路根据所述输入信号驱动所述第一类型晶体管器件的所述控制节点。26.根据权利要求14所述的方法，其中所述至少一个负载参数选自由以下构成的组: 穿过所述晶体管装置的负载电流的电流电平； 所述晶体管装置的温度；以及 所述输入信号的切换频率。27.根据权利要求26所述的方法，还包括: 当所述负载电流的电流电平高于预定义电流阈值时激活所述至少一个第二类型晶体管器件；以及 当所述负载电流的所述电流电平处于或低于所述预定义电流阈值时解激活所述至少一个第二类型晶体管器件。28.根据权利要求26所述的方法，还包括: 当所述温度的温度水平高于预定义温度阈值时激活所述至少一个第二类型晶体管器件；以及 当所述温度的所述温度水平低于所述预定义温度阈值时解激活所述至少一个第二类型晶体管器件。29.根据权利要求26所述的方法，还包括: 当所述切换频率低于预定义频率阈值时激活所述至少一个第二类型晶体管器件；以及 当所述切换频率高于所述预定义频率阈值时解激活所述至少一个第二类型晶体管器件。30.根据权利要求14所述的方法，其中所述负载信号表示两个或更多个不同负载参数。31.一种电子电路，包括: 具有多个晶体管器件的晶体管装置，每个晶体管器件包括控制节点和在第一负载节点和第二负载节点之间的负载路径，并且具有并联连接的所述负载路径；以及 驱动电路，所述驱动电路耦合到所述多个晶体管器件中的每个的所述控制节点并且被配置为接收输入信号， 其中所述多个晶体管器件中的每个包括在所述负载路径中的二维电子气(2DEG)，以及邻近所述2DEG的场板，并且其中所述驱动电路被配置为接收表示所述晶体管装置的至少一个负载参数的负载信号并且被配置为基于所述负载信号对所述多个晶体管器件中的至少一个进行激活和解激cn
【专利摘要】本发明涉及电子电路和用于操作晶体管装置的方法。一种电子电路包括具有多个晶体管器件的晶体管装置，每个晶体管器件包括控制节点和在第一负载节点和第二负载节点之间的负载路径，并且具有并联连接的负载路径。该电子电路还包括驱动电路，该驱动电路耦合到多个晶体管器件中的每个的控制节点并且被配置为接收输入信号。多个晶体管器件中的每个包括在负载路径中的二维电子气（2DEG），以及邻近该2DEG的场板。驱动电路被配置为接收表示晶体管装置的至少一个负载参数的负载信号并且被配置为基于负载信号对多个晶体管器件中的至少一个进行激活和解激活之一。
【IPC分类】H03K17/56
【公开号】CN104901665
【申请号】CN201510095690
【发明人】O.赫伯伦, W.里格
【申请人】英飞凌科技奥地利有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年3月4日
【公告号】DE102015103103A1, US20150256155
【技术领域】
[0001]本公开大体涉及包括至少两个晶体管器件(例如HEMT (高电子迀移率晶体管))的电子电路和用于操作这样的电路的方法。
【背景技术】
[0002]晶体管在各种各样的不同电子或电应用(例如工业应用、汽车应用或消费电子设备应用)中被广泛用作电子开关。可通过施加适当的驱动信号到晶体管的控制端子(栅极端子)来导通和关断晶体管。在导通状态中，晶体管是传导的并且允许电流流经负载路径(漏-源路径)。在关断状态中，晶体管是阻塞的并且防止电流流经负载路径。
[0003]当晶体管被操作为开关时，损耗发生。这些损耗包括传导损耗和切换损耗。“传导损耗”是当电流流经负载路径时在晶体管中发生的那些损耗。这些损耗等同于当晶体管处于导通状态中时在晶体管中耗散的能量(电力)。这些传导损耗基本上取决于晶体管的导通电阻(R?)，该导通电阻是处于导通状态中的负载路径的电阻。“切换损耗”是在导通和关断晶体管中包含的那些损耗。即，切换损耗基本上由改变晶体管的切换状态所需要的能量来限定。
【发明内容】
[0004]一个实施例涉及一种电子电路。该电子电路包括具有第一类型晶体管器件和至少一个第二类型晶体管器件的晶体管装置，每个晶体管器件包括控制节点和在第一负载节点和第二负载节点之间的负载路径并且具有并联连接的负载路径。电子电路还包括耦合到第一类型晶体管器件的控制节点和第二类型晶体管器件的控制节点并且被配置为接收输入信号的驱动电路。第一类型晶体管器件和第二类型晶体管器件中的每个包括在负载路径中的二维电子气(2DEG)以及邻近该2DEG的场板，其中第一类型晶体管器件的场板连接到第一类型晶体管器件的控制节点和第二负载节点中的一个。驱动电路被配置为接收表示晶体管装置的至少一个负载参数的负载信号并且被配置为基于负载信号来对该至少一个第二类型晶体管器件进行激活和解激活之一。
[0005]一个实施例涉及一种方法。该方法包括获得表示包括第一类型晶体管器件和至少一个第二类型晶体管器件的晶体管装置的至少一个负载参数的负载信号；通过驱动电路接收输入信号；以及通过驱动电路基于负载信号对所述至少一个第二类型晶体管器件进行激活和解激活之一。第一类型晶体管器件和至少一个第二类型晶体管器件中的每个包括控制节点、在第一负载节点和第二负载节点之间的负载路径、在负载路径中的二维电子气(2DEG)、以及邻近该2DEG的场板。第一类型晶体管器件和至少一个第二类型晶体管器件的负载路径并联连接，并且第一类型晶体管器件的场板连接到第一类型晶体管器件的控制节点和第二负载节点中的一个。
[0006]另一实施例涉及一种电子电路。该电子电路包括具有多个晶体管器件的晶体管装置，每个晶体管器件包括控制节点和在第一负载节点和第二负载节点之间的负载路径，并且具有并联连接的负载路径；以及驱动电路，该驱动电路耦合到多个晶体管器件中的每个的控制节点并且被配置为接收输入信号。多个晶体管器件中的每个包括在负载路径中的二维电子气(2DEG)，以及邻近该2DEG的场板。驱动电路被配置为接收表示晶体管装置的至少一个负载参数的负载信号并且被配置为基于负载信号对多个晶体管器件中的至少一个进行激活和解激活之一。
[0007]本领域技术人员在阅读以下详细描述后并且在查看附图之后将认识到附加的特征和优点。
【附图说明】
[0008]下文参考附图解释示例。附图用于图示某些原理，从而仅图示了对于理解这些原理所必须的方面。附图不是按照比例的。在附图中，相同附图标记表示同样的特征。
[0009]图1示出包括具有第一类型晶体管器件和第二类型晶体管器件的晶体管装置和驱动电路的电子电路的一个实施例；
图2图示了根据一个实施例的第一类型晶体管器件的垂直横截面视图；
图3图示了根据一个实施例的第二类型晶体管器件的垂直横截面视图；
图4A-4B分别示出第一类型晶体管器件和第二类型晶体管器件所集成于的半导体主体的顶视图和垂直横截面视图；
图5图不驱动电路的一个实施例；
图6图示在驱动电路中的第一驱动单元的一个实施例；
图7图示在驱动电路中的第二驱动单元的一个实施例；
图8图示基于负载信号的驱动电路的操作；
图9图示其中基于晶体管装置的负载电流生成负载信号的电子电路的一个实施例；
图10图示其中基于晶体管装置的温度生成负载信号的电子电路的一个实施例；
图11图示其中基于晶体管装置的输入信号的频率生成负载信号的电子电路的一个实施例；
图12示出包括具有第一类型晶体管器件和多个第二类型晶体管器件的晶体管装置和驱动电路的电子电路的一个实施例；以及
图13示出包括具有多个第二类型晶体管器件的晶体管装置和驱动电路的电子电路的一个实施例。
【具体实施方式】
[0010]在以下详细描述中，参考附图。附图形成描述的一部分并且通过图示的方式示出其中可以实践本发明的具体实施例。应当理解的是，本文描述的各种实施例的特征可以相互组合，除非另外特别指出。
[0011]图1示出包括具有第一类型晶体管器件I和第二类型晶体管器件2的晶体管装置和被配置为驱动晶体管装置的驱动电路3的电子电路的一个实施例。在图1中，第一类型晶体管器件I和第二类型晶体管器件2通过电路符号来表示。下文更详细地参考图2和3解释第一类型晶体管器件I和第二类型晶体管器件2的实施例。
[0012]参考图1，第一类型晶体管器件I和第二类型晶体管器件2中的每个包括控制节点13、23和在第一负载节点11、21和第二负载节点12、22之间的负载路径。第一类型晶体管器件I和第二类型晶体管器件2的负载路径并联连接。即，第一类型晶体管器件I和第二类型晶体管器件2使它们的第一负载节点11、21电连接，并且第一类型晶体管器件I和第二类型晶体管器件2使它们的第二负载节点12、22电连接。
[0013]第一类型晶体管器件I和第二类型晶体管器件2中的每个进一步包括由图1所示的等效电路图中的电路节点14、24表示的场板(场电极)。第一类型晶体管器件I的场板14电耦合到第一类型晶体管器件I的控制节点13和第二负载节点12中的一个。在图1所示的实施例中，第一类型晶体管器件I的场板14连接到第二负载节点12。可替换地(并且在图1中未示出)，场板14连接到第一类型晶体管器件I的控制节点13。第二类型晶体管器件2的场板24未永久耦合到第二类型晶体管器件2的栅极节点23和第二负载节点22中的一个，但是耦合到驱动电路3。
[0014]第一类型晶体管器件I和第二类型晶体管器件2均使其控制节点13、23耦合到驱动电路3，以便由驱动电路3驱动。驱动电路3被配置为根据驱动电路3的输入信号Sin来驱动具有第一类型晶体管器件I和第二类型晶体管器件2的晶体管装置。输入信号Sin定义晶体管装置的期望工作节点(工作状态)。基于输入信号Sin，驱动电路3被配置为将晶体管装置操作在导通模式(导通状态)和关断模式(关断状态)中的一个中。在导通模式中，至少第一类型晶体管器件I是传导的(被导通)。在关断模式中，第一类型晶体管器件I和第二类型晶体管器件2两者都是阻塞的(被关断)。可通过施加适当的驱动信号到相应控制节点13、23来均导通或关断第一类型晶体管器件I和第二类型晶体管器件2。这在下文被更详细地解释。
[0015]电子电路可被用作用于切换(控制)经由负载Z的负载电流込的电子开关。为此，晶体管装置可以与负载Z串联连接，而包括晶体管装置和负载Z的串联电路耦合在用于接收第一和第二(正和负)供电电位V+、GND的第一和第二供电节点之间。根据一个实施例，第一供电电位V+是正供电电位，并且第二供电电位是负供电电位或参考电位，例如地。更具体地，第一类型晶体管器件I和至少一个第二类型晶体管器件2的负载路径与负载Z串联连接。负载Z可包括任何类型的电或电子负载。负载Z可甚至包括与晶体管装置一起可形成半桥的一个或多个另外的晶体管。在图1所示的实施例中，晶体管装置被连接作为在负载Z和负供电电位/参考电位GND之间的低侧开关。然而，这仅仅是示例。晶体管装置还可以被连接 作为在负载Z和正供电电位V+之间的高侧开关。
[0016]参考图1，驱动电路3进一步被配置为接收负载信号SMAD。负载信号Sum表示晶体管装置的负载状态。驱动电路3被配置为基于负载信号Sumd对至少一个第二类型晶体管器件2进行激活和解激活之一。其中第二类型晶体管器件2被激活的工作模式将在下面被称为激活模式，并且其中第二类型晶体管器件2被解激活的工作模式将在下面被称为解激活模式。在激活模式中，驱动电路3可与第一类型晶体管器件I同步地导通和关断第二类型晶体管器件2。在解激活模式中，驱动电路3保持第二类型晶体管器件2被关断，而不论第一类型晶体管器件I的工作模式如何。
[0017]第一类型晶体管器件I和第二类型晶体管器件2中的每个的负载路径包括二维电子气(2DEG)。这在下面将参考图2和3来解释。图2示出根据一个实施例的第一类型晶体管器件I的垂直横截面视图，并且图3示出根据一个实施例的第二类型晶体管器件2的垂直横截面视图。第一类型晶体管器件I和第二类型晶体管器件2在这些实施例中被实施为HEMT (高电子迀移率晶体管)。
[0018]参考图2，第一类型晶体管器件I包括第一半导体层110和在第一半导体层110上的第二半导体层120。第一半导体层110在下面被简要称为第一层110，并且第二半导体层120在下面被简要称为第二层120。第一层110和第二层120中的每个包括复合半导体材料，其中第一层110的材料和第二层120的材料被选择使得沿着在第一层110和第二层120之间的界面在该第一中存在二维电子气(2DEG)。在图2所示的实施例中，沿着该界面在第一层110中形成2DEG。在图2中使用短划和点线示意性图示在第一层110中形成的2DEG。在下面第一层110还将被称为沟道层，并且第二层120在下面还将被称为阻挡层。根据一个实施例，沟道层110包括GaN (氮化镓)，并且阻挡层120包括AlGaN (氮化镓铝)。GaN和AlGaN是II1-V半导体材料。将沟道层110实施为包括GaN和将阻挡层120实施为包括AlGaN仅仅是示例。还可以使用其它组合II1-V半导体材料以便在沟道层110中形成2DEGo
[0019]参考图2，具有沟道层110和阻挡层120的半导体装置可被布置在衬底140 (在图2中以点线图示)上。衬底140包括例如Si (娃)或SiC (碳化娃)。可以将成核层(籽晶层、缓冲层)150布置在衬底140和第一层110之间。根据一个实施例，该成核层150包括AlN(氮化铝)。
[0020]沟道层110和阻挡层120形成第一类型晶体管器件I的负载路径。第一电极161形成第一负载节点11或连接到第一负载节点11，并且第二电极162形成第二负载节点12或连接到第一类型晶体管器件I的第二负载节点12。第一电极161和第二电极162在半导体装置的横向方向上与沟道层110和阻挡层120间隔开。在图2所示的实施例中，第一电极161和第二电极162中的每个经由阻挡层120延伸到2DEG。根据另一实施例(未示出)，第一电极161和第二 162中的至少一个延伸到2DEG中或甚至穿过2DEG。
[0021]当第一类型晶体管器件I处于导通状态时，2DEG提供在第一电极161和第二电极162之间的非常低欧姆的路径。可通过使用栅极163中断在第一电极161和第二电极162之间的2DEG来关断第一类型晶体管器件I。栅极163位于第一电极161和第二电极162之间并且与第一电极161和第二电极162中的每个间隔开。在本实施例中，栅极163通过阻挡层120与2DEG间隔开并且与2DEG分离。然而，这仅仅是示例。栅极163也可以延伸到阻挡层120内。根据另一实施例，栅极163延伸穿过阻挡层120到2DEG。在后一情况中，半导体器件可被称为MESFET (金属半导体场效应晶体管)。可通过适当选择栅极163来定义第一类型晶体管器件I是常导通晶体管器件还是常关断晶体管器件。根据一个实施例，栅极163被实施使得第一类型晶体管器件I是常关断晶体管器件。在该情况下，栅极163包括例如P掺杂半导体材料，例如P掺杂II1-V半导体材料。P掺杂II1-V半导体材料的示例包括而不限于P掺杂GaN或P掺杂AlGaN。当施加在控制节点13 (即连接到栅极163)和第一负载节点11之间的驱动电压是零时，这样的P掺杂半导体材料在阻挡层120中并且在中断2DEG的沟道层110的邻接区中引起耗尽区。在下面，控制节点13将被称为栅极节点，第一负载节点11将被称为漏极节点，并且第二负载节点12将被称为源极节点。因此，驱动电压将被称为晶体管器件的栅-源电压。
[0022]当正栅-源电压被施加时，常关断第一类型晶体管器件I导通。作为晶体管器件开始导通所处于的电压的阈值电压取决于栅极163的特定类型并且可以在几伏的范围内，例如在IV和1V之间，特别在IV和5V之间。
[0023]根据另一实施例，第一类型晶体管器件I是常导通晶体管器件。在该情况下，当栅-源电压高于负阈值电压(trash-hold voltage)时晶体管器件传导。阈值电压的电压电平取决于栅极163的特定类型。可以通过利用肖特基金属实施栅极163来获得常导通晶体管器件。肖特基金属的示例包括但不限于:镍(Ni)、铂(Pt)、镍-铂合金、钼(Mo)。
[0024]参考图2，第一类型晶体管器件I还包括场板(场电极)164。场板164与2DEG间隔开。在图2所示的实施例中，场板162被布置在钝化层130上，而钝化层130邻接阻挡层120。在本实施例中栅极163被嵌入钝化层130中，并且在该实施例中栅极163被布置在场板162和2DEG之间。参考上面的解释，场板164分别电连接到源极节点12和源极电极162(如示出的)，或电连接到栅极节点13 (未示出)。可以经由常规布线布置来提供电连接。该布线布置在图2中示意性图示。根据另一实施例(在图2中的虚线中图示)场板64邻接源极电极162。以常规方式，场板162用于防止或至少减小当晶体管器件处于关断状态中时沟道层110和阻挡层120中的电场的峰值。
[0025]图3示出了根据一个实施例的第二类型晶体管器件2的垂直横截面视图。图3所示的第二类型晶体管器件2被实施为类似于图2中所示的第一类型晶体管器件I并且包括沟道层210、沟道层210上的阻挡层220、沟道层210中的2DEG、可选的衬底240和在衬底240与沟道层210之间的成核层250。栅极263控制(调制)在第一电极261和第二电极262之间的2DEG。第一电极261连接到第一负载节点21或形成第一负载节点，并且第二电极262连接到第二负载节点或形成第二负载节点22。栅极263在该实施例中被嵌入钝化层230中。涉及图2中所示的第一类型晶体管器件I的器件特征中的每个(除了场板164之夕卜)提供的解释相应地适用于图3中所示的第二类型晶体管器件2的对应器件特征。
[0026]图3所示的第二类型晶体管器件2与图2所示的第一类型晶体管器件I的不同在于第二类型晶体管器件2的场板264既不永久耦合到源极电极261也不耦合到栅极263。场板264可经由在下面将被称为场板节点24的分开的节点24来驱动。
[0027]根据一个实施例，第一类型晶体管器件I和第二类型晶体管器件2具有基本上相同的几何特性(即具有基本上相同的几何结构)。几何器件特性包括例如在漏极电极161、261和源极电极162、262之间的距离(漏-源距离)、在源极电极162、262和栅极电极163、263之间的距离(源-栅距离)、在栅极电极164、264和漏极电极161、261之间的距离(栅-漏距离)、以及场电极163在栅极电极164、264和漏极电极161、261之间的区中在阻挡层120、220之上的重叠(阻挡层重叠)。通过场电极164、264从栅极电极163、263在漏极电极161、261的方向上延伸多远来定义“阻挡层重叠”。
[0028]根据另一实施例，第一类型晶体管器件I和第二类型晶体管器件2在上面解释的几何器件特性中的至少一个上是不同的。具体地，第二类型晶体管器件可以被实施有比第一类型晶体管器件更大的栅-漏距离。根据另一实施例，第一类型晶体管器件I和第二类型晶体管器件2被实施有不同的阻挡层重叠。特别地，比起第一类型晶体管器件 I的场电极164在漏极电极161的方向上延伸，第二类型晶体管器件2的场电极264可在漏极电极261的方向上进一步延伸，其中第一类型晶体管器件I和第二类型晶体管器件可具有基本上相同的源-漏和栅-漏距离。
[0029]根据一个实施例，第一类型晶体管器件I和第二类型晶体管器件2被集成在公共半导体装置中。图4A示出在这样的半导体装置上的顶视图，并且图4B示出在图4A图示的剖面A-A中半导体装置的垂直横截面视图。参考图4A，第一类型晶体管器件I和第二类型晶体管器件2共享源极电极，并且共享漏极电极。即，第一类型晶体管器件I的漏极电极161和第二类型晶体管器件2的漏极电极261通过同一电极形成，并且第一类型晶体管器件I的源极电极162和第二类型晶体管器件2的源极电极262通过同一电极形成。参考图4B，第一类型晶体管器件I和第二类型晶体管器件2具有同一衬底140、240、同一成核层150、250和同一沟道层110、210。然而，第一类型晶体管器件I的2DEG和第二类型晶体管器件2的2DEG通过隔离区170分离。该隔离区可包括注入的破坏原子，该注入的破坏原子可防止2DEG在破坏原子被注入的那些区中的生成。隔离区170可被实施为使得其将2DEG分离为两个部分，即与第一类型晶体管器件I相关联的一个部分和与第二类型晶体管器件2相关联的一个部分。根据另一实施例，还将隔离层170布置在阻挡层中，使得其将第一类型晶体管器件I的阻挡层120与第二类型晶体管器件2的阻挡层220分离。两个晶体管器件可具有分开的钝化层130、230 (如图4B所示)，或可具有一个公共钝化层(未示出)。被注入以形成隔离区170的破坏原子可包括氮(N)、氦(He)或氩(Ar)中的至少一个。
[0030]根据另一实施例，隔离区170包括穿过阻挡层120、220和2DEG被蚀刻到沟道层110,210中并且将2DEG再分为两个部分(即与第一类型晶体管器件I相关联的一个部分和与第二类型晶体管器件2相关联的一个部分)的沟槽。该沟槽可以被填充有电绝缘填充材料，例如氧化物、氮化物、玻璃等。
[0031]操作参考图2解释的该种类的第一类型晶体管器件的晶体管器件引起损耗。那些损耗包括传导损耗和切换损耗。传导损耗是当电流在漏极电极161和源极电极162之间穿过2DEG流动时发生的那些损耗。可通过增大2DEG在垂直于图2中所示的剖面的方向上的宽度和/或通过并联连接多个图2中所示的晶体管器件来减小那些损耗。切换损耗是当晶体管器件将切换状态(工作状态)从导通状态改变到关断状态并且反之亦然时结合对栅极163和场板164充电/放电发生的那些损耗。通常(在晶体管器件的给定切换频率处)，切换损耗分别随着晶体管器件的电流额定增大以及导通电阻减小而增大。电流额定定义晶体管器件在不面对被毁坏的风险的情况下可传导的最大电流。
[0032]在图1所示的电子电路中，优化具有第一类型晶体管器件I和至少一个(theleast on)第二类型晶体管器件2的晶体管装置的操作，使得包括传导损耗和切换损耗的总体损耗比具有对应于图1的晶体管装置的电流额定的电流额定的常规晶体管器件中的更低。这在下面详细解释。
[0033]参考上面的解释，驱动电路3被配置为根据负载信号Sumd来对第二类型晶体管器件2进行激活和解激活之一。图5示意性图示具有该功能的驱动电路3的一个实施例。
[0034]参考图5，驱动电路3包括被配置为根据输入信号Sin驱动第一类型晶体管器件I的第一驱动单元31和被配置为根据输入信号Sin并且根据激活信号S32驱动第二驱动晶体管器件2的第二驱动单元32。激活信号S32由接收负载信号Swad的激活电路33提供。第一驱动单元31被配置为基于输入信号Sin来导通和关断第一类型晶体管器件。即，当输入信号Sin具有导通电平时，第一驱动单元31导通第一类型晶体管器件1，并且当输入信号Sin具有不同于导通电平的关断电平时关断第一类型晶体管器件I。输入信号Sin的导通电平指示期望导通晶体管装置，并且输入信号Sin的关断电平指示期望关断晶体管装置。
[0035]图6图示了第一类型驱动单元31的一个实施例。该驱动单元31包括被配置为将栅极节点13连接到可获得第一驱动电位Vl的电路节点的第一开关311，以及被配置为将栅极节点13连接到可获得第二驱动电位V2的电路节点的第二开关312。选择第一驱动电位Vl使得当第一驱动电位Vl被施加到栅极节点13时第一类型晶体管器件I处于导通状态，并且选择第二驱动电位V2使得当第二驱动电位V2被施加到栅极节点13时第一类型晶体管器件I处于关断状态。控制电路315接收输入信号Sin并且当输入信号Sin具有导通电平时导通第一开关311以便导通第一类型晶体管器件I，并且当输入信号Sin具有关断电平时导通第二开关312以便关断第一类型晶体管器件I。控制电路315控制第一和第二开关311、312使得一次仅导通这些开关311、312中的仅一个。可选地，第一电流源313与第一开关311串联连接，并且第二电流源312与第二开关314串联连接。第一电流源313定义当第一类型晶体管器件I导通时的栅极电流，该栅极电流是到栅极节点13的电流，并且第二电流源314定义当第一类型晶体管器件I关断时的该栅极电流。例如，当第一类型晶体管器件I是常关断晶体管器件时，第一驱动电位Vl大于第一源极电位(源极节点12的电位)之上的第一类型晶体管器件I的阈值电压，并且第二驱动电位V2可对应于该源极电位。即，第二开关312可连接在栅极节点13和源极节点12之间(如图6中的虚线所图示的)。第一开关311和第二开关312可被实施为常规电子开关，例如晶体管。
[0036]图7示出第二驱动单元32的一个实施例。等同于参考图6解释的第一驱动单元31，第二驱动单元32包括连接在第二类型晶体管器件2的栅极节点23 (图7中未示出)与可获得第一驱动电位Vl的电路节点之间的第一开关321，以及连接在栅极节点23与可获得第二驱动电位V2的电路节点之间的第二开关322。第一驱动电位Vl被配置为当被施加到栅极节点23时导通第二类型晶体管器件2，并且第二驱动电位V2被配置为当施加到栅极节点23时关断第二类型晶体管器件2。当第二类型晶体管器件2被实施为常关断晶体管器件时，第二驱动电位V2可对应于第二类型晶体管器件2的源极电位(源极节点22的电位)。
[0037]第二驱动单元32进一步包括连接在场板节点24和源极节点22之间的第三开关326。可替换地，第三开关326连接在场板节点24和栅极节点23之间。
[0038]控制电路325根据输入信号Sin和激活信号S32控制第一开关321、第二开关322和第三开关326。为了解释的目的，假定激活信号S32可呈现激活电平或解激活电平。激活电平指示期望激活第二类型晶体管器件2，并且解激活电平指示期望解激活第二类型晶体管器件2。控制电路325被配置为当激活信号S32具有激活电平时闭合第三开关326并且基于输入信号Sin导通和关断第二类型晶体管器件2。在该工作模式中，第二类型晶体管器件2的场板连接到源极节点21并且第二类型晶体管器件2基于输入信号Sin导通和关断，从而第二类型晶体管器件2被激活并且像第一类型晶体管器件I 一样工作。控制电路325在该激活模式中通过导通第一开关321来导通第二类型晶体管器件2并且通过导通第二开关322来关断第二类型晶体管器件2。控制电路325，如同参考图6解释的控制电路315，被配置为一次仅导通第一开关321和第二开关322中的一个。
[0039]当激活信号S32具有解激活电平时，控制电路325被配置为关断第三开关326以便将场板从源极节点22 (或在替换的实施例中的栅极节点23)去耦。场板在该工作模式(解激活模式)中是浮置的。此外，控制电路325被配置为通过闭合第二开关322来关断第二类型晶体管器件2。
[0040]前文解释的驱动电路32的工作与第一类型晶体管器件I和第二类型晶体管器件2是常导通还是常闭合器件是无关的。驱动常导通晶体管仅在驱动电位V1、V2方面与驱动常关断器件不同。
[0041]图8示意性图示取决于负载信号Sumd的激活信号S32的一个实施例。仅用于解释的目的，假定激活信号S32的低信号电平表示解激活电平，并且激活信号S32的高信 号电平表示激活电平。在图8中所示的实施例中，激活信号S32当负载信号Sum低于预定义阈值Sum,时具有解激活电平以便解激活第二类型晶体管器件2，并且当负载信号Sumd高于预定义阈值SWAD_TH时具有激活电平以便激活第二类型晶体管器件2。参考图5，激活电路5接收负载信号根据一个实施例，如参考图8解释的，激活电路根据负载信号Sumd生成激活信号S32。
[0042]负载信号S_可表示电路装置的至少一个负载参数。下面参考图9-11解释那些负载参数的以及这些负载参数可如何被测量的不同实施例。
[0043]参考图9，负载信号Sumd可表示经过晶体管装置的负载电流I P在该情况下可使用耦合到晶体管装置并且被配置为测量穿过晶体管装置的负载电流k的电流测量电路41来获得负载信号电流测量电路41可包括被配置为感测电流并且利用基于电流的电流电平的信号电平来生成感测信号的常规电流传感器。电流传感器的示例包括但不限于分流电阻器、霍尔效应传感器或感应电流传感器。
[0044]根据一个实施例，驱动电路3被配置为当负载信号S_指示负载电流I ^高于预定义电流阈值时激活第二类型晶体管器件2。S卩，激活电路5被配置为当负载电流k高于预定义电流阈值时生成激活信号S32的激活电平，并且当负载电流在预定义电流阈值上或低于预定义电流阈值时生成激活信号S32的解激活电平。在该实施例中，在低负载电流(其是低于电流阈值的负载电流)处，仅激活第一晶体管器件1，而在高负载电流(其是高于预定义阈值的负载电流)处，激活第一晶体管器件I和第二晶体管器件2两者。
[0045]根据图10中图示的另一实施例，负载信号Sum取决于晶体管装置的温度。在该实施例中，温度传感器42对晶体管装置的温度提供负载信号SMAD。温度传感器42可被布置在驱动电路之外(如示出的)。根据另一实施例(在虚线中图示)，该温度被集成在驱动电路3中。驱动电路3可被实施为集成电路。
[0046]在该实施例中，驱动电路3被配置为当负载信号S_指示晶体管装置的温度低于预定义温度阈值时解激活第二类型晶体管器件2，并且当负载信号Swad指示温度高于温度阈值时激活第二类型晶体管器件2。
[0047]根据图11所示的另一实施例，负载信号Sumd取决于输入信号Sin的频率。输入信号Sin的频率是输入信号Sin将信号电平从关断电平改变到导通电平所处于的速率。频率测量电路43接收输入信号Sin并且被配置为根据测量的频率生成负载信号SMAD。根据一个实施例，驱动电路3被配置为当负载信号Sum指示输入信号Sin的频率高于预定义频率阈值时解激活第二类型晶体管器件2，并且被配置为当负载信号Sum指示输入信号Sin的频率低于预定义频率阈值时激活第二类型晶体管器件2。这考虑到切换损耗随着输入信号Sin的切换频率增大而增大，输入信号Sin的切换频率定义晶体管装置的第一和第二类型晶体管器件1、2的切换频率。在该工作模式中解激活第二类型晶体管器件2帮助减小切换损耗。
[0048]根据另一实施例，负载信号Sumd取决于负载电流I P晶体管装置的温度和输入信号Sin的频率中的两个或更多个。在该实施例中，计算这些参数中的两个或更多个的加权和以便获得负载信号SMAD，其中正加权因子可被用于考虑负载电流k和温度，并且负加权因子可被用于考虑切换频率。如同前文解释的实施例中那样，第二类型晶体管器件2当负载信号Sumd低于预定义阈值时被解激活，并且当负载信号Swad高于预定义阈值时被激活。
[0049]在前文解释的实施例中，晶体管装置包括一个第一类型晶体管器件I和一个第二类型晶体管器件2。然而，这仅仅是示例。晶体管装置也可以被实施有两个或更多个第二类型晶体管器件。图12示出包括一个第一类型晶体管器件I和两个第二类型晶体管器件21、2?的晶体管装置的一个实施例。第一类型晶体管器件I和第二类型晶体管器件2 1-2n使它们的负载路径并联连接。在第一类型晶体管器件I的情况下，负载路径在漏极节点11和源极节点12之间。在第二类型晶体管器件的情况下，负载路径在漏极节点Il1-1ldP源极节点12i_12n之间。
[0050]第一类型晶体管器件I的场板节点14耦合到源极节点12 (如图示的)或耦合到栅极节点13 (未图示)。第二类型晶体管器件2r2n的场板节点24 p24n和栅极节点23 023n由驱动电路3控制。在该实施例中，驱动电路3被配置为基于负载信号Sum来选择被激活的第二类型晶体管器件2^2』^数量。例如，在晶体管装置包括两个第二类型晶体管器件2^2』^情况下，驱动电路3被配置为当负载信号S 于第一预定义阈值时解激活两个第二类型晶体管器件，被配置为当负载信号Sumd在第一阈值和高于第一阈值的第二阈值之间时仅激活第二类型晶体管器件21、2n*的一个，并且被配置为当负载信号Sumd高于第二阈值时激活第二类型晶体管器件21、2n中的两个。等同地，当晶体管装置包括多于两个第二类型晶体管器件2p2n时可定义多于两个阈值。
[0051]在第二类型晶体管器件2p2n具有不同电流额定的情况下，驱动电路3可不仅被配置为根据负载信号Sumd选择被激活的第二类型晶体管器件的数量，还可被配置为根据负载信号S_选择哪个第二类型晶体管器件将被激活。
[0052]图13图示了电子电路的另一实施例。在该实施例中，晶体管装置仅包括第二类型晶体管器件2r2n。这些第二类型晶体管器件21-2n使其负载路径并联连接。这些第二类型晶体管器件2的场板节点24r24n和栅极节点23 i_23n由驱动电路3驱动。在该实施例中，驱动电路3基于负载信号Sum来选择将被激活的第二类型晶体管器件的数量，其中存在第二类型晶体管器件21-2n*的总是被激活的至少一个。可如前文参考图7解释的那样激活和解激活第二类型晶体管器件21-2n。
[0053]在下面，在一个驱动周期被激活的一个或多个第二类型晶体管器件的组将被称为激活组。在该激活组中的第二晶体管器件的数量取决于负载信号尽管只要负载信号Sum指示某一负载状况，在激活组中的第二晶体管器件的数量就可保持相同，但是每一个切换周期或每多个切换周期，该组的成员(第二晶体管器件)可能改变。切换周期包括其中相应晶体管器件被导通的时间段，和其中相应切换器件被关断的时间段。改变激活组的组成可帮助更平等地将功率损耗分配到各个晶体管器件。
[0054]尽管已公开了本发明的各个示例性实施例，但是对本领域技术人员而言明显的是，可以做出各个改变和修改，其将实现本发明的优点中的一些而不背离本发明的精神和范围。对本领域理智的技术人员而言显而易见的是，可适当地替代执行同一功能的其它组件。应当提到，参考特定图解释的特征可以与其它图的特征组合，甚至在这还未被明确提到的那些情况下也是如此。此外，可以在使用适当的处理器指令的所有软件实施方式中，或者在利用硬件逻辑和软件逻辑的组合的混合实施方式中实现本发明的方法，以实现相同结果。对创新概念的如此修改旨在由所附权利要求来覆盖。
[0055]例如“之下”、“低于”、“下”、“之上”、“上”等的空间相对术语用于容易描述以解释一个元件相对于第二元件的定位。这些术语旨在包含除了与图中描绘的那些不同的取向之外的器件的不同取向。此外，例如“第一”、“第二”等的术语还用于描述各种元件、区、部分等，并且也非旨在作为限制。在整个说明书中，同样的术语指代同样的元件。
[0056]如本文使用的，术语“具有”、“包含”、“包括”、“含有”等是指示所陈述的元件或特征的存在的开放式术语，但是不排除附加元件或特征。冠词“一”、“一个”和“该”旨在包括复数和单数，除非上下文另有清楚声明。
[0057]在考虑了变型和应用的上述范围的情况下，应当理解的是，本发明不限于前述描述，也不限于附图。相反，本发明仅由下面的权利要求及其法律等同形式所限制。
【主权项】
1.一种电子电路，包括: 具有第一类型晶体管器件和至少一个第二类型晶体管器件的晶体管装置，每个晶体管器件包括控制节点和在第一负载节点和第二负载节点之间的负载路径，并且具有并联连接的负载路径；以及 耦合到所述第一类型晶体管器件的所述控制节点和所述第二类型晶体管器件的所述控制节点并且被配置为接收输入信号的驱动电路， 其中所述第 一类型晶体管器件和所述第二类型晶体管器件中的每个包括在所述负载路径中的二维电子气(2DEG)以及邻近所述2DEG的场板，其中所述第一类型晶体管器件的所述场板连接到所述第一类型晶体管器件的所述控制节点和所述第二负载节点中的一个，并且 其中所述驱动电路被配置为接收表示所述晶体管装置的至少一个负载参数的负载信号并且被配置为基于所述负载信号来对所述至少一个第二类型晶体管器件进行激活和解激活之一。2.根据权利要求1所述的电子电路，其中所述第一类型晶体管器件和所述至少一个第二类型晶体管器件被集成在公共半导体主体中。3.根据权利要求2所述的电子电路，其中所述第一类型晶体管器件的所述DEG与所述至少一个第二类型晶体管器件的2DEG通过绝缘区绝缘。4.根据权利要求3所述的电子电路，其中所述绝缘区包括被破坏的结晶区。5.根据权利要求3所述的电子电路，其中所述绝缘区包括延伸穿过所述DEG的沟槽。6.根据权利要求1所述的电子电路，其中所述驱动电路被配置为通过将所述至少一个第二类型晶体管器件的所述场板驱动为是浮置的，并且通过驱动所述至少一个第二类型晶体管器件的所述控制节点使得所述至少一个第二类型晶体管器件处于关断状态，来解激活所述至少一个第二类型晶体管器件。7.根据权利要求1所述的电子电路，其中所述驱动电路被配置为通过将所述至少一个第二类型晶体管器件的所述场板连接到所述至少一个第二类型晶体管器件的所述第二负载节点和所述控制节点中的一个，并且通过根据所述输入信号驱动所述至少一个第二类型晶体管器件的所述控制节点，来激活所述至少一个第二类型晶体管器件。8.根据权利要求1所述的电子电路，其中所述驱动电路被配置为根据所述输入信号来驱动所述第一类型晶体管器件的所述控制节点。9.根据权利要求1所述的电子电路，其中所述至少一个负载参数选自由以下构成的组: 穿过所述晶体管装置的负载电流的电流电平； 所述晶体管装置的温度；以及 所述输入信号的切换频率。10.根据权利要求9所述的电子电路，其中所述驱动电路被配置为当所述负载电流的电流电平高于预定义电流阈值时激活所述至少一个第二类型晶体管器件，并且当所述负载电流的所述电流电平处于或低于预定义电流阈值时解激活所述至少一个第二类型晶体管器件。11.根据权利要求9所述的电子电路，其中所述驱动电路被配置为当所述温度的温度水平高于预定义温度阈值时激活所述至少一个第二类型晶体管器件，并且当所述温度的所述温度水平低于所述预定义温度阈值时解激活所述至少一个第二类型晶体管器件。12.根据权利要求9所述的电子电路，其中所述驱动电路被配置为当所述切换频率低于预定义频率阈值时激活所述至少一个第二类型晶体管器件，并且当所述切换频率高于所述预定义频率阈值时解激活所述至少一个第二类型晶体管器件。13.根据权利要求9所述的电子电路，其中所述负载信号表示两个或更多个不同负载参数。14.一种方法，包括: 获得表示包括第一类型晶体管器件和至少一个第二类型晶体管器件的晶体管装置的至少一个负载参数的负载信号； 通过驱动电路接收输入信号；以及 通过所述驱动电路基于所述负载信号对所述至少一个第二类型晶体管器件进行激活和解激活之一， 其中所述第一类型晶体管器件和所述至少一个第二类型晶体管器件中的每个包括控制节点、在第一负载节点和第二负载节点之间的负载路径、在所述负载路径中的二维电子气(2DEG)、以及邻近所述2DEG的场板， 其中所述第一类型晶体管器件和所述至少一个第二类型晶体管器件的所述负载路径并联连接，并且 其中所述第一类型晶体管器件的所述场板连接到所述第一类型晶体管器件的所述控制节点和所述第二负载节点中的一个。15.根据权利要求14所述的方法，其中所述第一类型晶体管器件和所述至少一个第二类型晶体管器件被集成到公共半导体主体中。16.根据权利要求15所述的方法，其中所述第一类型晶体管器件的所述DEG与所述至少一个第二类型晶体管器件的2DEG通过绝缘区来绝缘。17.根据权利要求16所述的方法，其中所述绝缘区包括被破坏的结晶区。18.根据权利要求16所述的方法，其中所述绝缘区包括延伸穿过所述DEG的沟槽。19.根据权利要求14所述的方法，其中所述第一类型晶体管器件和所述至少一个第二类型晶体管器件具有基本上相同的几何器件特性。20.根据权利要求14所述的方法，其中所述第一类型晶体管器件和所述至少一个第二类型晶体管在从由以下构成的组中选择的至少一个器件特性中是不同的: 漏-源距离； 源-栅距离； 栅-漏距离；以及 阻挡层重叠。21.根据权利要求20所述的方法，其中所述至少一个第二类型晶体管器件包括比所述第一类型晶体管器件更大的栅-漏距离。22.根据权利要求20所述的方法，其中所述第一类型晶体管器件和所述至少一个第二类型晶体管器件包括不同的阻挡层重叠。23.根据权利要求14所述的方法，其中解激活所述至少一个第二类型晶体管器件包括: 驱动所述至少一个第二类型晶体管器件的所述场板为浮置的；以及驱动所述至少一个第二类型晶体管器件的所述控制节点使得所述至少一个第二类型晶体管器件处于关断状态。24.根据权利要求14所述的方法，其中激活所述至少一个第二类型晶体管器件包括:将所述至少一个第二类型晶体管器件的所述场板连接到所述至少一个第二类型晶体管器件的所述第二负载节点和所述控制节点中的一个；以及 根据所述输入信号驱动所述至少一个第二类型晶体管器件的所述控制节点。25.根据权利要求14所述的方法，还包括: 通过所述驱动电路根据所述输入信号驱动所述第一类型晶体管器件的所述控制节点。26.根据权利要求14所述的方法，其中所述至少一个负载参数选自由以下构成的组: 穿过所述晶体管装置的负载电流的电流电平； 所述晶体管装置的温度；以及 所述输入信号的切换频率。27.根据权利要求26所述的方法，还包括: 当所述负载电流的电流电平高于预定义电流阈值时激活所述至少一个第二类型晶体管器件；以及 当所述负载电流的所述电流电平处于或低于所述预定义电流阈值时解激活所述至少一个第二类型晶体管器件。28.根据权利要求26所述的方法，还包括: 当所述温度的温度水平高于预定义温度阈值时激活所述至少一个第二类型晶体管器件；以及 当所述温度的所述温度水平低于所述预定义温度阈值时解激活所述至少一个第二类型晶体管器件。29.根据权利要求26所述的方法，还包括: 当所述切换频率低于预定义频率阈值时激活所述至少一个第二类型晶体管器件；以及 当所述切换频率高于所述预定义频率阈值时解激活所述至少一个第二类型晶体管器件。30.根据权利要求14所述的方法，其中所述负载信号表示两个或更多个不同负载参数。31.一种电子电路，包括: 具有多个晶体管器件的晶体管装置，每个晶体管器件包括控制节点和在第一负载节点和第二负载节点之间的负载路径，并且具有并联连接的所述负载路径；以及 驱动电路，所述驱动电路耦合到所述多个晶体管器件中的每个的所述控制节点并且被配置为接收输入信号， 其中所述多个晶体管器件中的每个包括在所述负载路径中的二维电子气(2DEG)，以及邻近所述2DEG的场板，并且其中所述驱动电路被配置为接收表示所述晶体管装置的至少一个负载参数的负载信号并且被配置为基于所述负载信号对所述多个晶体管器件中的至少一个进行激活和解激cn
【专利摘要】本发明涉及电子电路和用于操作晶体管装置的方法。一种电子电路包括具有多个晶体管器件的晶体管装置，每个晶体管器件包括控制节点和在第一负载节点和第二负载节点之间的负载路径，并且具有并联连接的负载路径。该电子电路还包括驱动电路，该驱动电路耦合到多个晶体管器件中的每个的控制节点并且被配置为接收输入信号。多个晶体管器件中的每个包括在负载路径中的二维电子气（2DEG），以及邻近该2DEG的场板。驱动电路被配置为接收表示晶体管装置的至少一个负载参数的负载信号并且被配置为基于负载信号对多个晶体管器件中的至少一个进行激活和解激活之一。
【IPC分类】H03K17/56
【公开号】CN104901665
【申请号】CN201510095690
【发明人】O.赫伯伦, W.里格
【申请人】英飞凌科技奥地利有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年3月4日
【公告号】DE102015103103A1, US20150256155
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