电流感测装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型总体上涉及一种电流感测装置，特别是涉及一种用于功率LD-M0SFET (横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管)的电流感测装置。
【背景技术】
[0002]在常规的功率LD-M0SFET器件的电流感测中，一般采用图1所示的电路100。如图1所示，参考电流源Iref的电流流过参考电阻器160，以便向运算放大器140的正输入端提供参考电压Vref，运算放大器140的输出端连接到感测M0SFET 120和功率M0SFET 130的栅极G，运算放大器140的负输入端连接到感测M0SFET 120的源极和分流电阻器150的一端，分流电阻器150的另一端连接到功率M0SFET 130的源极S，以使得感测M0SFET 120的源极通过分流电阻器150连接到功率M0SFET的源极S，并且感测M0SFET 120和功率M0SFET130的漏极D连接在一起，其中感测M0SFET 120和功率M0SFET130都是LD-M0SFET器件。
[0003]对于图1所示的电路，一般地通过测量具有已知电阻的分流电阻器150两端的电压来测量流过感测M0SFET 120的电流，然后利用所测量的流过感测M0SFET 120的电流和流过功率M0SFET 130的电流与该流过感测M0SFET120的电流之间的比值来确定流过功率M0SFET 130的电流。显然，期望该比值是基本恒定的或者具有较小的变化，从而可以利用所测量的流过感测M0SFET 120的电流来相对精确地确定流过功率M0SFET 130的电流。
[0004]然而，事实上，在采用图1所示的电路时，流过功率M0SFET 130的电流与流过感测M0SFET 120的电流之间的比值不是恒定的。相反，该比值的变化是比较大的。
[0005]图2示出了图1所示的电路100中的M0SFET器件的各项参数的仿真结果，以便于确定上述电流比值变化较大的原因，其中图1中的电路器件的参数如下:
[0006]Vref = 50mV (毫伏)，分流电阻器150的电阻=50ohm(欧姆)；
[0007]感测M0SFET 120的宽度W = 24 μ m(微米)，感测M0SFET 120的指状分支数ng =4 ;以及
[0008]功率M0SFET 130的宽度W = 200mm(毫米)，功率M0SFET 130的指状分支数ng =200，并且功率M0SFET的限制电流为10A。
[0009]在将扫描电压VDS施加在功率M0SFET 130的漏极与源极之间后，可以得到图2所示的曲线A-E，其中曲线A示出了流过功率M0SFET 130的电流，曲线B示出了流过感测M0SFET 120的电流，曲线C示出了分流电阻器150上的电压降(S卩，感测M0SFET 120的源极电压)，曲线D示出了功率M0SFET 130的栅极与源极之间的电压VGS，而曲线E示出了一数字信号，用于判断感测M0SFET 120的电流是否已经达到其极值。在图2的曲线E中，例如使用标记0C来指示流过感测M0SFET的电流已经达到其极值。然而，如图2所示，当感测M0SFET的电流已经达到其极值时，功率M0SFET 130的电流仅仅为6A，但其最大限制电流为ΙΟΑο
[0010]换言之，在感测M0SFET 120的电流已经达到其极值后，功率M0SFET 130的电流与感测M0SFET 120的电流之间的比值是不断增大的，从而无法利用所测量的流过感测MOSFET 120的电流来精确地确定流过功率MOSFET 130的电流。
[0011]通过上述曲线A-E，本发明人发现造成上述问题的表面原因在于:当功率MOSFET120的栅极与源极之间的电压VGS开始下降时，感测MOSFET 120的电流被固定为其极值，但是功率MOSFET 130的电流仍然随着扫描电压VDS的增大而增大。因此，在功率MOSFET的栅源电压VGS减小时，功率MOSFET的电流与感测MOSFET的电流之比增大。这导致了以下情况:感测MOSFET 120工作在饱和区域中，而功率MOSFET 130仍然工作在线性区域中。
[0012]此外，由于分流电阻器150具有小的电阻，因此该分流电阻器150上的电压降落较小，从而分流电阻器也不是造成上述问题的根本原因。
[0013]显然，利用例如图1所示的现有电路无法精确地确定流过功率MOSFET的电流大小。
【实用新型内容】
[0014]鉴于上述问题，本实用新型提供了一种新的能够克服上述现有技术缺陷的用于功率MOSFET器件的电流感测装置。
[0015]根据本实用新型的一个实施例，一种电流感测装置包括:感测MOSFET、功率MOSFET,以及补偿M0SFET，其中所述补偿MOSFET的漏极和所述功率MOSFET的漏极连接在一起，所述感测MOSFET的栅极和所述功率MOSFET的栅极连接在一起，并且所述补偿MOSFET被配置为对由所述感测MOSFET和所述功率MOSFET的单位指状分支宽度的不同而引起的漏极端寄生电阻差进行补偿，其中所述感测MOSFET、所述功率MOSFET以及所述补偿MOSFET都是 LD-M0SFET 器件。
[0016]根据本实用新型的进一步的实施例，所述感测MOSFET的源极和所述功率MOSFET的源极连接在一起。
[0017]根据本实用新型的进一步的实施例，所述感测M0SFET、所述功率MOSFET以及所述补偿MOSFET都是N沟道LD-M0SFET器件或都是P沟道LD-M0SFET器件。
[0018]根据本实用新型的进一步的实施例，所述电流感测装置还包括分流电阻器，其中所述分流电阻器的一端连接到所述感测MOSFET的源极，并且所述分流电阻器的另一端连接到所述功率MOSFET的源极。
[0019]根据本实用新型的进一步的实施例，所述电流感测装置还包括参考电流源、参考电阻器和运算放大器，其中所述参考电流源与所述参考电阻器串联连接，所述参考电流源与所述参考电阻器的串联连接节点被连接到所述运算放大器的第一输入端，所述运算放大器的第二输入端连接到所述感测MOSFET的源极，并且所述运算放大器的输出端连接到所述感测MOSFET的栅极和所述功率MOSFET的栅极。
[0020]根据本实用新型的进一步的实施例，所述补偿MOSFET的栅极连接到具有固定电压的电压源。
[0021]根据本实用新型的进一步的实施例，所述补偿MOSFET的栅极连接到具有浮动电压的电压源。
[0022]根据本实用新型的进一步的实施例，所述具有浮动电压的电压源包括可调节的偏置电流源、第一 MOSFET以及第二 M0SFET，其中所述第一 MOSFET的栅极和漏极连接在一起，所述第一 MOSFET的栅极和漏极连接到所述可调节的偏置电流源和所述补偿MOSFET的栅极，所述第一 MOSFET的源极连接到所述第二 M0SFET的漏极，所述第二 M0SFET的栅极连接到所述补偿MOSFET的源极，所述第二 MOSFET的源极接地，并且所述感测MOSFET的栅极连接到具有固定电压的电压源，其中所述第一 MOSFET和所述第二 MOSFET都是LD-M0SFET器件。
[0023]根据本实用新型的进一步的实施例，所述第一 MOSFET和所述第二 MOSFET都是N沟道LD-M0SFET器件或都是P沟道LD-M0SFET器件。
[0024]通过采用根据本实用新型的电流感测装置，能够补偿功率MOSFET与感测MOSFET之间的不匹配性，以使得流过功率MOSFET的电流与流过感测MOSFET的电流之间的比值基本保持不变，从而能够通过对流过感测MOSFET的电流进行检测来精确地确定流过功率MOSFET的电流。
【附图说明】
[0025]本实用新型的其它特点、优点和益处通过以下结合附图的详细描述将变得更加显而易见。其中:
[0026]图1是示出了用于功率LD-M0SFET器件的电流感测的常规电路100的示例性电路示意图；
[0027]图2示出了图1所示的电路100中的LD-M0SFET器件的仿真结果；
[0028]图3 (a)和图3 (b)分别示出了 LD-M0SFET的示例性横截面图和直流模型图；
[0029]图4示出了通过仿真而获得的图1中的功率MOSFET的电流与感测MOSFET的电流之间的比值；
[0030]图5示出了在保持图1中的功率MOSFET的漏源电压VDS不变时对功率MOSFET的栅源电极进行DC扫描所得到的仿真结果；
[0031]图6示出了根据本实用新型的第一实施例的用于功率LD-M0SFET器件的电流感测装置600的示例性示意图；
[0032]图7示出了通过仿真而获得的图6中的功率LD-M0SFET的电流与感测LD-M0SFET的电流之间的比值；
[0033]图8示出了在保持图6中的功率MOSFET的漏源电压VDS不变时对功率MOSFET的栅源电极进行DC扫描所得到的仿真结果；
[0034]图9示出了根据本实用新型的第二实施例的用于功率LD-M0SFET器件的电流感测装置的示例性示意图；
[0035]图10示出了对图9所示的电流感测装置进行仿真时所获得的仿真结果；以及
[0036]图11示出了根据本实用新型的第三实施例的用于功率LD-M0SFET器件的电流感测装置1100的示例性示意图。
[0037]在所有附图中，相同或相似的附图标记可以表示相同或相似的技术特征或功能体。
【具体实施方式】
[0038]为了查明例如图1所示的电路中的流过功率LD-M0SFET 130的电流与流过感测LD-M0SFET 120的电流之间的比值不断增大的根本原因，本发明人研究了 LD-M0SFET器件的物理特性。
[0039]图3示出了 LD-M0SFET 300的横截面图及其直流模型，其中图3 (a)示出了已知LD-M0SFET 300的横截面图，而图3(b)示出了该LD-M0SFET 300的直流模型。如图3(a)所示，该L