功率半导体器件中的电流测量的制作方法

文档序号:12728745阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种半导体器件(1),包括第一负载端子(11)、第二负载端子(12)和耦合到所述第一负载端子(11)和所述第二负载端子(12)的半导体本体(10),其中所述半导体本体(10)被配置成沿着所述第一负载端子(11)和所述第二负载端子(12)之间的负载电流路径传导负载电流,所述半导体器件(1)还包括:

- 控制电极(131),与所述半导体本体(10)电绝缘并且被配置成控制所述负载电流路径的一部分;以及

- 电浮动传感器电极(132),布置成与所述控制电极(131)相邻,其中,所述传感器电极(132)与所述半导体本体(10)和所述控制电极(131)中的每个电绝缘,并且电容性耦合到所述负载电流路径。

2.根据权利要求1所述的半导体器件(1),其中,所述控制电极(131)和所述传感器电极(132)均呈现平面结构并且布置在所述半导体本体(10)的表面(10-1)之上。

3.根据权利要求1所述的半导体器件(1),还包括沿着竖直方向(Z)延伸到所述半导体本体(10)中的沟槽(13),所述沟槽(13)包括所述控制电极(131)。

4.根据权利要求3所述的半导体器件(1),其中,所述传感器电极(132)沿着竖直方向(Z)延伸至少直到所述控制电极(131)。

5.根据权利要求4所述的半导体器件(1),其中,所述沟槽(13)包括所述传感器电极(132)和所述控制电极(131)中的每个。

6.根据前述权利要求之一所述的半导体器件(1),还包括绝缘结构(133),所述绝缘结构(133)被配置成使所述控制电极(131)和所述传感器电极(132)中的每个与所述第一负载端子(11)和所述半导体本体(10)中的每个电绝缘。

7.根据权利要求3至5和权利要求6之一所述的半导体器件(1),其中,所述绝缘结构(133)至少部分地被包括在所述沟槽(13)中,并且形成所述沟槽(13)的侧壁(138)和底部(139)。

8.根据权利要求7所述的半导体器件(1),其中,所述沟槽侧壁(138)包括上部分和下部分,并且其中,所述绝缘结构(133)在所述下部分的厚度(d2)等于或小于所述绝缘结构(133)在所述上部分的厚度(d1)。

9.根据前述权利要求6至8之一所述的半导体器件(1),其中,所述绝缘结构(133)使所述控制电极(131)与所述传感器电极(132)隔离。

10.根据前述权利要求之一所述的半导体器件(1),其中,所述控制电极(131)与所述传感器电极(132)之间的距离(dY、dZ)总计小于3μm。

11.根据前述权利要求之一所述的半导体器件(1),其中,所述传感器电极(132)被配置成提供传感器信号,所述传感器信号指示由半导体本体(10)经由所述负载电流路径传导的负载电流的大小。

12.根据前述权利要求之一所述的半导体器件(1),其中,所述传感器电极(132)与所述半导体本体(10)的被所述负载电流路径穿过的至少一区段形成电容器(19)。

13.根据权利要求6至9和权利要求12之一所述的半导体器件(1),其中

- 所述传感器电极(132)形成所述电容器(19)的第一电极(19-1);

- 所述半导体本体(10)的所述区段形成所述电容器(19)的第二电极(19-2);以及

- 所述绝缘结构(133)使所述第一电极(19-1)和所述第二电极(19-2)彼此电隔离。

14.一种电路布置(3),包括半导体器件(1)、驱动器(31)和评估单元(33),其中:

- 所述半导体器件(1)包括:

- 第一负载端子(11)、第二负载端子(12)和耦合到所述第一负载端子(11)和所述第二负载端子(12)的半导体本体(10),其中,所述半导体本体(10)被配置成沿着所述第一负载端子(11)和所述第二负载端子(12)之间的负载电流路径传导负载电流;

- 控制电极(131),与所述半导体本体(10)电绝缘并且被配置成控制所述负载电流路径;以及

- 电浮动传感器电极(132),其中,所述传感器电极(132)与所述半导体本体(10)和所述控制电极(131)中的每个电绝缘并且电容性耦合到所述负载电流路径;

-所述驱动器(31)包括电耦合到所述控制电极(131)的控制信号输出(311);以及

- 所述评估单元(33)包括传感器信号输入(331),所述传感器信号输入(331)电耦合到所述传感器电极(132)并且被配置成从所述传感器电极(132)接收传感器信号。

15.根据权利要求14所述的电路布置(3),还包括被配置成控制所述驱动器(31)的系统控制器(35),其中,所述评估单元(33)被配置成向所述驱动器(31)和所述系统控制器(35)中的至少一个提供从接收到的传感器信号得出的结果信号。

16.根据权利要求14或15所述的电路布置(3),其中,所述评估单元(33)被配置成将所述传感器信号输入(331)设定在高阻抗状态。

17.根据前述权利要求14至16之一所述的电路布置(3),其中,所述评估单元(33)包括被配置成对接收到的传感器信号进行滤波的可控滤波器件(3331)。

18.一种控制半导体器件(1)的方法(2),所述半导体器件(1)具有半导体本体(10),所述半导体本体(10)被配置成在导通状态和阻断状态中的每个状态中操作,在所述导通状态期间,负载电流在所述半导体器件(1)的第一负载端子(11)和第二负载端子(12)之间的负载电流路径中进行传导,在所述阻断状态期间,阻断施加在所述第一负载端子(11)和所述第二负载端子(12)之间的电压并且防止负载电流流动,其中,所述方法(2)包括:

- 借助于控制单元(35;31)将控制信号输出(20)至所述半导体器件(1)的控制电极(131),以用于将所述半导体器件(1)设定在导通状态和阻断状态之一;

- 从电浮动传感器电极(132)接收(21)传感器信号,所述电浮动传感器电极(132)与所述半导体本体(10)和所述控制电极(131)中的每个电绝缘并且电容性耦合到所述负载电流路径,所述传感器信号指示由所述半导体本体(10)传导的负载电流的大小;

- 借助于评估单元(33)在第一时间间隔内将接收到的传感器信号与第一阈值范围进行比较(22);

- 根据比较确定(23)结果信号;以及

- 将结果信号输出(24)至所述控制单元(35;31),其中,所述输出包括:

-输出(24-1)结果信号,使得如果在所述第一时间间隔期间所述传感器信号在所述第一阈值范围之外则所述结果信号指示所述半导体器件(1)的第一操作状态;以及

- 输出(24-2)结果信号,使得如果所述传感器信号在所述第一阈值范围内则所述结果信号指示所述半导体器件(1)的第二操作状态。

19.根据权利要求18所述的方法(2),还包括:

- 借助于具有可控滤波特性的滤波器件(3331)对所述传感器信号进行滤波(21-1);以及

- 控制(21-2)滤波特性。

20.根据权利要求19所述的方法(2),其中,根据由输出结果信号指示的半导体器件(1)的实际操作状态和与所述第一操作状态和所述第二操作状态之间的转变有关的定时中的至少一个来执行控制所述滤波器件(3331)。

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