电流感测功率mosfet中负载电流与感测电流比的调整的制作方法
【技术领域】
[0001] 本公开涉及功率晶体管，并且更具体地涉及电流感测功率晶体管。
【背景技术】
[0002] 功率金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET)可以用于实现压控半导体开关， 其可以处理相对重要功率级而不出现故障。一种功率MOSFET是电流感测功率M0SFET。电 流感测功率MOSFET可以用于实现压控半导体开关并用于以相对有效率的方式测量流经功 率半导体开关的负载电流，而不需使用单独的电流感测电阻器。
[0003] 电流感测功率MOSFET可以将流经电流感测功率MOSFET的负载电流划分为流经主 电流路径的主电流以及流经感测电流路径的感测电流。负载电流的振幅与感测电流的振幅 的比值可以表示为电流感测功率MOSFET的k IUS因数（可选地表示为电流感测功率MOSFET 的"负载电流与感测电流比"）。
[0004] 如果已知具体的电流感测功率MOSFET的kIUS因数，则可以使用感测电流的测量值 和k IUS因数一起来确定流经开关的负载电流的量。因此，负载电流测量值的精确度取决于 电流感测功率MOSFET实际上产生的特定k IUS因数的精确度。使电流感测功率MOSFET产生 具有相对高的精确度的特定kIUS因数会存在很大的挑战。
【发明内容】
[0005] 本公开描述了用于调整电流感测功率金属氧化物半导体晶体管（MOSFET)的kIUS 因数的技术。用于调整kIUS因数的技术可以基于可配置函数产生参考电压，该可配置函数 将参考电压定义为两个以上主端子电压的函数，并且可以调整基于参考电压确定的电压处 的电流感测功率MOSFET的感测端子。可以在形成电流感测功率MOSFET的主端子的金属化 物上的两个以上不同位置处获取两个以上的主端子电压。使用两个以上的主端子电压的可 配置函数来调整电流感测功率MOSFET的感测端子可以允许调整感测端子的电压被整理， 使得由功率MOSFET实际产生的k IUS因数近似等于功率MOSFET的目标k IUS因数，即便在跨 功率MOSFET的主端子的电压分布没有完全均匀的情况下。由此，可以控制电流感测功率 MOSFET产生具有相对高精确度的kIUS因数。
[0006] 在一个示例中，本公开描述了一种方法，包括：基于可配置函数生成参考电压，所 述可配置函数将所述参考电压定义为两个以上的主端子电压的函数，在形成电流感测功率 MOSFET的主端子的金属化物上的两个以上的不同位置处获取所述两个以上的主端子电压。 该方法还包括调整基于所述参考电压确定的电压处的所述电流感测功率MOSFET的感测端 子。
[0007] 在另一示例中，本公开描述了一种包括电路装置的器件，所述电路装置被配置为： 基于可配置函数生成参考电压，所述可配置函数将所述参考电压定义为两个以上的主端子 电压的函数，在形成电流感测功率MOSFET的主端子的金属化物上的两个以上的不同位置 处获取所述两个以上的主端子电压。该电路装置还被配置为调整基于所述参考电压确定的 电压处的所述电流感测功率MOSFET的感测端子。
[0008] 在另一示例中，本公开描述了一种装置，包括：用于基于可配置函数生成参考电压 的装置，所述可配置函数将所述参考电压定义为两个以上的主端子电压的函数，在形成电 流感测功率MOSFET的主端子的金属化物上的两个以上的不同位置处获取所述两个以上的 主端子电压。该装置进一步包括用于调整基于所述参考电压确定的电压处的所述电流感测 功率MOSFET的感测端子的装置。
[0009] 本公开的一个或多个示例的细节将在下文的附图和说明书中进行阐释。本公开的 其他特征、对象、和优点将在说明书和附图以及权利要求书中变得显而易见。
【附图说明】
[0010] 图1是示出可以用于执行本公开的kIUS因数（即，负载电流与感测电流比）调整 技术的示例系统的概念图。
[0011] 图2是示出当在导通状态下工作时功率金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET)的模型的概念图。
[0012] 图3是示出当在主电流路径晶体管与感测电流路径晶体管的对应端子处的电势 相同的导通状态下工作的功率MOSFET的模型的概念图。
[0013] 图4是示出电流感测功率MOSFET具有公共漏极配置的图1的示例系统的概念图。
[0014] 图5是示出电流感测功率MOSFET具有公共源极配置的图1的示例系统的概念图。
[0015] 图6是示出在图1和图4中示出的电流感测功率MOSFET的示例的示意图。
[0016] 图7是示出其中更详细地示出示例测量电路装置的图1的示例系统的概念图。
[0017] 图8是示出实现在图1、图4和图6中示出的系统的示例电路的的示意图。
[0018] 图9是示出作为功率MOSFET的感测电流路径电阻器的源极端子处的电压的函数 的功率MOSFET的k IUS因数的曲线的示图。
[0019] 图10是示出示例测量系统的示意图。
[0020] 图11是示出用于调整根据本公开的电流感测功率MOSFET的kIUS因数的示例技术 的流程图。
【具体实施方式】
[0021] 本公开描述了用于调整电流感测功率金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET) 的k IUS因数的技术。用于调整kIUS因数的技术可以基于可配置函数产生参考电压，该可配 置函数将参考电压定义为两个以上主端子电压的函数，并且可以调整基于参考电压确定的 电压处的电流感测功率MOSFET的感测端子。可以在形成电流感测功率MOSFET的主端子的 金属化物上的两个以上不同位置处获取两个以上的主端子电压。使用两个以上的主端子电 压的可配置函数来调整电流感测功率MOSFET的感测端子可以允许调整感测端子的电压被 整理，使得由功率MOSFET实际产生的k IUS因数近似等于功率MOSFET的目标k IUS因数，即 便在跨功率MOSFET的主端子的电压分布没有完全均匀的情况下。由此，可以控制电流感测 功率MOSFET产生具有相对高精确度的k IUS因数。
[0022] 电流感测功率MOSFET可以将流经电流感测功率MOSFET的负载电流划分为流经主 电流路径的主电流以及流经感测电流路径的感测电流。主电流路径的一端和感测电流路径 的一端可以彼此电连接，以及主电流路径和感测电流路径的其他端可以彼此电隔离。主电 流路径和感测电流路径的彼此电耦合的末端可以形成用于电流感测功率MOSFET的公共端 子。主电路路径的与公共端子相对的末端可以形成电流感测功率MOSFET的主端子，以及感 测电流路径的与公共端子相对的末端可以形成电流感测功率MOSFET的感测端子。
[0023] 可以通过具有不同有效晶体管宽长比的相应晶体管（例如，M0SFET)形成主电路 路径和感测电流路径两者，但也可以按其他方式匹配。形成主电流路径的晶体管可以表示 为主电流路径晶体管，以及形成感测电流路径的晶体管可以表示为感测电流路径晶体管。 在一些情况下，主电流路径晶体管和感测电流路径晶体管中的一个或两个可以包括多个晶 体管单元。电流感测功率MOSFET的晶体管尺寸比（sizing ratio)可以表示为主电流路径 晶体管的尺寸（例如，宽长比）与感测电流路径晶体管的尺寸（例如，宽长比）的比。
[0024] 电流感测功率MOSFET的目标kIUS因数可以是指定负载电流与感测电流比的设计 参数，其理想地由电流感测功率MOSFET提供。电流感测功率MOSFET的实际k IUS因数可以 表示为负载电流与感测电流比，其理想地由导通电流时的电流感测功率MOSFET提供。
[0025] 由电流感测功率MOSFET提供的实际kIUS因数的精度可以表示电流感测功率 MOSFET的实际kIUS因数与目标k IUS因数的接近程度。通常，设计电流感测功率MOSFET，使 得电流感测功率MOSFET的晶体管尺寸比等于或近似等于用于电流感测功率MOSFET的目标 kIUS因数。在这种情况下，由电流感测功率MOSFET实现的实际k IUS因数的精度可以取决于 跨主电流路径晶体管和感测电流路径晶体管的电压的匹配程度。由于电流路径晶体管分享 共同的端点，可以通过匹配电流路径晶体管的非公共端点处的电压来实现跨电流路径晶体 管的电压的匹配。
[0026] 匹配电流路径晶体管的非公共端点处的电压的一种方案是将电流感测功率 MOSFET的感测端子调整为与电流感测功率MOSFET的主端子处于相同电压。然而，由于包含 在电流感测功率MOSFET的主端子上的金属化物可以相对较大，跨主端子的金属化物的电 压可能会不均匀地分布。换言之，主端子的金属化物上的不同位置可以工作在不同电压下， 即便在稳态工作状态期间。因为跨主端子的电压可以不是均匀的，故沿主端子的任何特定 位置处的电压可以不被表示为整个主端子的总电压。将感测端子调整为处于不表示整个主 端子的总电压的电压下可能会将误差引入由功率MOSFET产生的k IUS因数。
[0027] 确定最能表示主端子的总电压的电压可能是个非常困难的任务。在一些示例中， 可以在不同位置处的功率MOSFET的主端子上感测多个电压，并且可以基于在主端子上感 测的多电压确定调整电压。然而，由于制造工艺的变化或其他因素，通常很难在制造之前确 定不同位置处感测的多个电压的结合程度，以产生最佳的调整电压。
[0028] 根据本公开，实现可配置函数的电路装置可以用于确定用于调整电流感测功率 MOSFET的感测端子的参考电压。可配置函数可以将参考电压定义为两个以上的主端子电压 的函数。使用两个以上的主端子电压的可配置函数来调整电流感测功率MOSFET的感测端 子可以允许调整感测端子的电压被整理，使得由功率MOSFET实际产生的k IUS因数近似等于 功率MOSFET的目标kIUS因数，即便在跨功率MOSFET的主端子的电压分布没有完全均匀的 情况下。由此，可以控制电流感测功率MOSFET产生具有相对高精确度的k IUS因数。
[0029] 在一些情况下，即便电流感测功率MOSFET的感测端子被调整在整个主端子的总 电压处，感测功率MOSFET的构造仍可以使器件产生从目标k IUS因数轻微偏离的k IUS因数。 例如，可以建立一些电流感测功率MOSFET，使得从主端子提取的电压阀（voltage tap)为 Kelvin连接，而用于调整感测端子处的电压的连接不是Kelvin连接。由于Kelvin连接不 用于调整感测端子，故可能跨感测端子的导线和互连电阻而产生压降，这会导致感测电流 路径晶体管的源极或漏极的电压从调整感测端子的电压轻微偏离。该电压偏离可能导致由 电流感测功率MOSFET产生的实际k IUS因数的误差，即便是在整个主端子的总电压处调整感 测端子的情况下。
[0030] 如上所述，本公开的技术可以使用可配置函数来定义用于调整电流感测功率 MOSFET的感测端子的参考电压。可配置函数可以允许用于调整电流感测功率MOSFET的感 测端子的参考电压在制造电流感测功率MOSFET期间或之后被整理，以补偿可能由于感测 端子的导线或互连电阻而发生的压降。由此，可以实现精确的k IUS因数，即便在跨感测端子 的导线和互连电阻发生压降的情况下。
[0031 ] 在一些示例中，实现可配置分压器的电路装置可以用于实现定义参考电压的可配 置函数。例如，电位计可用于实现可配置分压器。电位计可允许两个主端子电压阀之间的 任何电压被选择为调整电压。跨主端子的总电压可以是处于主端子的金属化物上的最高和 最低电压之间的电压。因此，如果电压阀位于主端子的找到近似最高和最低电压的金属化 物上的位置，则跨主端子的总电压可以处于在主端子电压阀处感测的电压之间。如果跨主 端子的总电压可以处于在主端子电压阀处感测的电压之间，则可配置分压器可以被配置为 生成用于实现目标k IUS因数的适合的参考电压。使用可配置分压器（例如，电位计）允许 相对容易调节的可配置函数被实现为具有相对少的电路部件。
[0032] 图1是示出可以用于执行本公开的kIUS因数调整技术的示例系统10的概念图。 系统10包括电流感测功率MOSFET 12和测试电路装置14。
[0033] 功率MOSFET 12可以被配置为用作功率开关，并且进一步被配置为在导通电流时 将负载电流划分为主电流和感测电流。感测电流可以用于测量流经功率MOSFET 12