集成温控电路的功率半导体器件的制作方法

本技术涉及一种集成温控电路的功率半导体器件，属于半导体电路应用。

背景技术：

1、功率半导体器件如igbt(insulated gate bipolar transistor，绝缘栅双极型晶体管)或者ldmos(laterally-diffused metal-oxide semiconductor)，是常见的开关半导体器件，前者比较多应用于600v及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域，后者应用于直流电压为100v及以下的逆变系统如直流电机、开关电源等领域。igbt或者ldmos的结直接影响其寿命和工作状态，传统的igbt或者ldmos应用电路，需要在其外部温度传感器再搭配控制电路，对芯片外进行温度检测，因此传统方案，温度检测点距离功率mos管较远，且保护动作流程较复杂，不能第一时间获取功率mos管晶圆温度，并对其保护。

技术实现思路

1、本实用新型需要解决的技术问题是解决现有的功率半导体器件温度检测不灵敏代带来温度保护不及时的问题。

2、具体地，本实用新型公开一种集成温控电路的功率半导体器件，功率半导体器件的内部电路包括温度检测模块、比较模块、控制模块和功率开关管，其中：

3、温度检测模块的输出端连接比较模块的输入端，比较模块的输出端连接控制模块的第一输入端，控制模块的第二输入端连接功率半导体器件的控制极，控制模块的输出端连接功率开关管的控制极，温度检测模块的电源负极、比较模块的电源负极和功率开关管的输出负极共接；

4、温度检测模块检测功率开关管的工作温度，并输出跟工作温度一致的电压信号，比较模块根据电压信号与基准值进行比较，输出温度是否正常的电平控制信号，控制模块根据电平控制信号控制功率开关管是否正常工作。

5、可选地，温度检测模块包括第三npn三极管、第四npn三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第二pmos管，其中第二pmos管的漏极连接电源正极，第二pmos管的栅极、第二pmos管的源极、第一电阻的一端和第二电阻的一端共接，第一电阻的另一端、第三npn三极管的集电极、第三npn三极管的基极和第四npn三极管的的基极共接，第三npn三极管的发射极和第三电阻的一端共接于温度检测模块的电源负极，第二电阻的另一端和第四npn三极管的集电极共接于温度检测模块的输出端，第四npn三极管的发射极连接第三电阻的另一端。

6、可选地，比较模块包括第一比较器、第四电阻、第五电阻和第一电容，其中第四电阻的一端连接电源正极，第四电阻的另一端和第五电阻的一端共接于第一比较器的反相输入端，第一比较器的同相输入端和第一电容的一端共接于比较模块的输入端，第一比较器的输出端为比较模块的输出端。

7、可选地，控制模块包括第三与门，其中第三与门的一端为控制模块的第一输入端，第三与门的另一端为控制模块的第二输入端，第三与门的输出端为控制模块的输出端。

8、可选地，内部电路还包括施密特触发器，其中施密特触发器的输入端连接比较模块的输出端，施密特触发器的输出端连接控制模块的第一输入端。

9、可选地，功率开关管为igbt或者ldmos管。

10、可选地，功率半导体器件的结构包括设置于一侧的功率开关管、设置在另一侧的栅极驱动芯片以及设置在功率开关管和栅极驱动芯片之间的介质绝缘层。

11、可选地，功率半导体器件包括共用的p型衬底，p型衬底的正面设置有埋氧层；

12、可选地，当功率开关管为ldmos管时，ldmos管芯片从下至上依次设置有第一n型漂移区，设置在第一n型漂移区靠近介质隔离层的一端的第一p阱区，位于第一p阱区上方的第一n型重掺杂区，位于第一p阱区和第一n型重掺杂区上方设置的ldmos管芯片的源极g1，位于第一p阱区右侧上方的第一栅介质层。第一栅介质层上方设置第一多晶硅层，以形成ldmos管芯片的栅极。在第一n型漂移区另一端设置n型缓冲区，n型缓冲区的表面设置第三n型重掺杂区，第三n型重掺杂区的表面设置ldmos管芯片的漏极d。

13、本实用新型的功率半导体器件，其内部电路包括温度检测模块、比较模块、控制模块和功率开关管，其中温度检测模块的输出端连接比较模块的输入端，比较模块的输出端连接控制模块的第一输入端，控制模块的第二输入端连接功率半导体器件的控制极，控制模块的输出端连接功率开关管的控制极，温度检测模块的电源负极、比较模块的电源负极和功率开关管的输出负极共接，温度检测模块检测功率开关管的工作温度，并输出跟工作温度一致的电压信号，比较模块根据电压信号与基准值进行比较，输出温度是否正常的电平控制信号，控制模块根据电平控制信号控制功率开关管是否正常工作。通过内部设置温控电路，以此能准确的检测器内部的功率开关管的工作温度，并在工作温度异常时，其控制模块输出控制信号通过控制功率开关管的控制极使得功率开关管停止工作，从而准确的实现了对功率开关管的过温保护。

技术特征：

1.一种集成温控电路的功率半导体器件，其特征在于，所述功率半导体器件的内部电路包括温度检测模块、比较模块、控制模块和功率开关管，其中：

2.根据权利要求1所述的功率半导体器件，其特征在于，所述温度检测模块包括第三npn三极管、第四npn三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第二pmos管，其中所述第二pmos管的漏极连接电源正极，所述第二pmos管的栅极、所述第二pmos管的源极、所述第一电阻的一端和所述第二电阻的一端共接，所述第一电阻的另一端、所述第三npn三极管的集电极、所述第三npn三极管的基极和第四npn三极管的基极共接，所述第三npn三极管的发射极和所述第三电阻的一端共接于所述温度检测模块的电源负极，所述第二电阻的另一端和所述第四npn三极管的集电极共接于所述温度检测模块的输出端，所述第四npn三极管的发射极连接所述第三电阻的另一端。

3.根据权利要求1所述的功率半导体器件，其特征在于，所述比较模块包括第一比较器、第四电阻、第五电阻和第一电容，其中所述第四电阻的一端连接电源正极，所述第四电阻的另一端和所述第五电阻的一端共接于所述第一比较器的反相输入端，所述第一比较器的同相输入端和所述第一电容的一端共接于所述比较模块的输入端，所述第一比较器的输出端为所述比较模块的输出端。

4.根据权利要求1所述的功率半导体器件，其特征在于，所述控制模块包括第三与门，其中所述第三与门的一端为所述控制模块的第一输入端，所述第三与门的另一端为所述控制模块的第二输入端，所述第三与门的输出端为所述控制模块的输出端。

5.根据权利要求1所述的功率半导体器件，其特征在于，所述内部电路还包括施密特触发器，其中所述施密特触发器的输入端连接所述比较模块的输出端，所述施密特触发器的输出端连接所述控制模块的第一输入端。

6.根据权利要求1所述的功率半导体器件，其特征在于，所述功率开关管为igbt或者ldmos管。

7.根据权利要求1至6任一项所述的功率半导体器件，其特征在于，所述功率半导体器件的结构包括设置于一侧的功率开关管、设置在另一侧的栅极驱动芯片以及设置在所述功率开关管和所述栅极驱动芯片之间的介质绝缘层。

8.根据权利要求7所述的功率半导体器件，其特征在于，所述功率半导体器件包括共用的p型衬底，所述p型衬底的正面设置有埋氧层。

9.根据权利要求8所述的功率半导体器件，其特征在于，当所述功率开关管为ldmos管时，所述ldmos管芯片从下至上依次设置有第一n型漂移区，设置在所述第一n型漂移区靠近介质隔离层的一端的第一p阱区，位于所述第一p阱区上方的第一n型重掺杂区，位于所述第一p阱区和所述第一n型重掺杂区上方设置的所述ldmos管芯片的源极g1，位于所述第一p阱区右侧上方的第一栅介质层，所述第一栅介质层上方设置第一多晶硅层，以形成所述ldmos管芯片的栅极，在所述第一n型漂移区另一端设置n型缓冲区，所述n型缓冲区的表面设置第三n型重掺杂区，所述第三n型重掺杂区的表面设置所述ldmos管芯片的漏极d。

技术总结
本技术涉及一种集成温控电路的功率半导体器件，其内部电路包括温度检测模块、比较模块、控制模块和功率开关管，其中温度检测模块的输出端连接比较模块的输入端，比较模块的输出端连接控制模块的第一输入端，控制模块的第二输入端连接功率半导体器件的控制极，控制模块的输出端连接功率开关管的控制极，温度检测模块的电源负极、比较模块的电源负极和功率开关管的输出负极共接，通过内部设置温控电路，以此能准确的检测器内部的功率开关管的工作温度，并在工作温度异常时，其控制模块输出控制信号通过控制功率开关管的控制极使得功率开关管停止工作，从而准确的实现了对功率开关管的过温保护。

技术研发人员：张焕云
受保护的技术使用者：深圳市思米半导体有限公司
技术研发日：20220909
技术公布日：2024/1/13