一种金属氧化物半导体场效应晶体管阵列的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种金属氧化物半导体场效应晶体管阵列，包括若干个功率类的非门驱动单元，所述非门驱动单元包括MOS管、第一电阻、第二电阻和二极管；所述MOS管的栅极连接第一电阻的一端和第二电阻的一端，第一电阻的另一端为非门驱动单元的输入端，第二电阻的另一端连接MOS管的源极和地；MOS管的漏极为非门驱动单元的输出端、连接二极管的正极；二极管的负极为非门驱动单元的供电端；通过MOS管可在弱驱动信号下，提供有效的大电流驱动；由第一电阻和第二电阻组成的电阻网络电路可以适应更宽的频率驱动信号；从而解决了现有达林顿晶体管阵列针对弱电流弱电压驱动信号，不能达到有效的驱动效果的问题。
【专利说明】
一种金属氧化物半导体场效应晶体管阵列
技术领域
[0001]本实用新型涉及半导体大电流驱动领域，特别涉及一种金属氧化物半导体场效应晶体管阵列。
【背景技术】
[0002]目前，公知的晶体管阵列是由达林顿(DarIingdon)管及反向释放能量的二极(D1de)管单元并联而成的达林顿晶体管阵列。达林顿晶体管阵列的管脚排列图如图1所述，达林顿晶体管阵列内部的功能框图如图2所示。达林顿晶体管阵列将弱电流驱动信号输入源与晶体管阵列的基极(Base)相连接，利用达林顿管的大直流电流增益(HFE)特性，促使达林顿管工作趋于饱和区，从而达到大电流驱动能力。但是，很多时候弱电流驱动信号的不稳定性，导致达林顿管工作于线性区，从而降低了达林顿管的电流驱动能力，不仅达不到所要求的驱动效果，还会产生很大的功率损耗，使阵列发热甚至损坏。由此可知，现有的达林顿晶体管阵列针对弱电压信号，不能提供有效的驱动。
[0003]因此有必要对现有技术进行改进。
【实用新型内容】
[0004]鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种金属氧化物半导体场效应晶体管阵列，以解决现有达林顿晶体管阵列针对弱电流弱电压驱动信号，不能达到有效的驱动效果的问题。
[0005]为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案:
[0006]—种金属氧化物半导体场效应晶体管阵列，其包括:若干个非门驱动单元，各非门驱动单元的输入端为金属氧化物半导体场效应晶体管阵列的各输入端，各非门驱动单元的输出端为金属氧化物半导体场效应晶体管阵列的各输出端，各非门驱动单元的供电端相互连接且均连接金属氧化物半导体场效应晶体管阵列的公共端；
[0007]所述非门驱动单元包括MOS管、第一电阻、第二电阻和二极管;所述MOS管的栅极连接第一电阻的一端和第二电阻的一端，第一电阻的另一端为非门驱动单元的输入端，第二电阻的另一端连接MOS管的源极和地;MOS管的漏极为非门驱动单元的输出端、连接二极管的正极;二极管的负极为非门驱动单元的供电端。
[0008]所述的金属氧化物半导体场效应晶体管阵列，其中，所述第一电阻的阻值远小于第二电阻的阻值。
[0009]所述的金属氧化物半导体场效应晶体管阵列，其中，所述第一电阻的阻值为Ω级，第二电阻的阻值为kQ级。
[0010]所述的金属氧化物半导体场效应晶体管阵列，其中，所述MOS管为NMOS管。
[0011]所述的金属氧化物半导体场效应晶体管阵列，其中，所述二极管的耐压与匪OS管的耐压相同。
[0012]相较于现有技术，本实用新型提供的一种金属氧化物半导体场效应晶体管阵列，包括若干个非门驱动单元，各非门驱动单元的输入端为金属氧化物半导体场效应晶体管阵列的各输入端，各非门驱动单元的输出端为金属氧化物半导体场效应晶体管阵列的各输出端，各非门驱动单元的供电端相互连接且均连接金属氧化物半导体场效应晶体管阵列的公共端;所述非门驱动单元包括MOS管、第一电阻、第二电阻和二极管;所述MOS管的栅极连接第一电阻的一端和第二电阻的一端，第一电阻的另一端为非门驱动单元的输入端，第二电阻的另一端连接MOS管的源极和地;MOS管的漏极为非门驱动单元的输出端、连接二极管的正极;二极管的负极为非门驱动单元的供电端;通过MOS管可在弱驱动信号下，提供有效的大电流驱动；由第一电阻和第二电阻组成的电阻网络电路可以适应更宽的频率驱动信号；从而解决了现有达林顿晶体管阵列针对弱电流弱电压驱动信号，不能达到有效的驱动效果的问题。
【附图说明】
[0013]图1为现有达林顿晶体管阵列的管脚排列图。
[0014]图2为现有达林顿晶体管阵列内部的功能框图。
[0015]图3为本实用新型实施例提供的金属氧化物半导体场效应晶体管阵列的示意图。
[0016]图4为本实用新型实施例提供的非门驱动单元的电路图。
[0017]图5为本实用新型实施例提供的非门驱动单元进行电流驱动的示意图。
[0018]图6为本实用新型实施例提供的非门驱动单元进行电压驱动的示意图。
[0019]图7为本实用新型实施例提供的非门驱动单元驱动电机的示意图。
[0020]图8为本实用新型实施例提供的非门驱动单元关闭电机的示意图。
【具体实施方式】
[0021]本实用新型提供一种金属氧化物半导体场效应晶体管阵列，能够有效地提供大电流特性，而且可以适应弱电压及弱电流驱动信号的驱动，也能适应更宽的频率驱动信号。为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0022]本实用新型提供一种金属氧化物半导体场效应晶体管阵列，可以直接驱动多路继电器、扬声器及电机等带有储能特性的负载。如图3和图4所示，所述金属氧化物半导体场效应晶体管阵列包括若干个(η个)功率类的非门驱动单元。各非门驱动单元的输入端(inputl?inputn)为金属氧化物半导体场效应晶体管阵列的各输入端(I I?In)，各非门驱动单元的输出端(output I?outputn)为金属氧化物半导体场效应晶体管阵列的各输出端(01?On)，各非门驱动单元的供电端(Cl?cn)相互连接且均连接金属氧化物半导体场效应晶体管阵列的公共端COM。
[0023]各非门驱动单元的内部电路结构相同，此处对其他非门驱动单元不作赘述。请继续参阅图4，以第一非门驱动单元10为例，其包括MOS管Q、第一电阻R1、第二电阻R2和二极管D;所述MOS管Q的栅极连接第一电阻Rl的一端和第二电阻R2的一端，第一电阻Rl的另一端为非门驱动单元的输入端inputl，第二电阻R2的另一端连接MOS管Q的源极和地;MOS管Q的漏极为非门驱动单元的输出端outputl、连接二极管D的正极;二极管D的负极为非门驱动单元的供电端Cl。
[0024]其中，第一电阻Rl的作用是限流。第二电阻R2的作用是当输入端inputl(用于输入驱动信号)悬空时，在输出端outputl与地之间加电压，起到下拉作用，从而避免MOS管Q因结电容充电而自行打开。二极管D的作用是反向释放能量。第二电阻R2的另一端和MOS管Q的源极所接的地是芯片内部的地，即金属氧化物半导体场效应晶体管阵列内部的地。
[0025]在具体实施时，所述第一电阻Rl的阻值远小于第二电阻R2的阻值(S卩R1〈〈R2)，较佳地，如第一电阻Rl的阻值为Ω级(如5?10 Ω )，第二电阻R2的阻值为k Ω级(如1K Ω )，具体阻值可根据实际需求设置，本实施例对阻值大小不作限定。这样可以降低输入信号源的冲击，同时不会将信号造成很大衰减。所述第一电阻Rl也可以设置在非门驱动单元外面，如采用焊接(bonding)线阻抗方式外接至封装输入管脚(即金属氧化物半导体场效应晶体管阵列的各输入端)。
[0026]所述MOS管Q为NMOS管，较佳地，其Vds: 50V，Id:500mA ,Vth:1V(即漏源电压为50V，漏极电流为500mA，阈值电压为IV)。该类型的NMOS管响应速度快，适应驱动频率宽，电流负荷性强，且功率损耗低。需要理解的是，NMOS管的选择可根据实际需求改变，则其相关的漏源电压、漏极电流、阈值电压、耐压等参数也相应改变。此处对NMOS管的参数不作限定，只要其能满足响应速度快，适应驱动频率宽，电流负荷性强，且功率损耗低的要求，则均在本实施例的保护范围内。
[0027]所述二极管D的耐压与NMOS管的耐压相同。
[0028]需要理解的是，为了与现有的达林顿晶体管阵列的管脚兼容，可设置7个非门驱动单元，采用双列半导体封装。则金属氧化物半导体场效应晶体管阵列的7个输入端(II?17)分别对应达林顿晶体管阵列的管脚为第I脚?第7脚。金属氧化物半导体场效应晶体管阵列中、MOS管Q的源极和地对应达林顿晶体管阵列的第8脚(E脚)。金属氧化物半导体场效应晶体管阵列的公共端COM对应达林顿晶体管阵列的第9脚。金属氧化物半导体场效应晶体管阵列的输出端(01?07)分别对应达林顿晶体管阵列的管脚为第16脚?第10脚，S卩01对应第16脚，02对应第15脚，03对应第14脚，以此类推。这样即可直接将达林顿晶体管阵列替换为本实施例的金属氧化物半导体场效应晶体管阵列。
[0029]本实施例对非门驱动单元的个数不作限定，个数越多仅影响金属氧化物半导体场效应晶体管阵列的成品芯片体积大小，不影响其驱动性能。金属氧化物半导体场效应晶体管阵列可以输入不同的驱动信号来驱动不同的负载，本实施例对金属氧化物半导体场效应晶体管阵列的输入输出所连接的器件不作限定。
[0030]以第一非门驱动单元10为例来阐述其工作原理:
[0031]当进行电流驱动时，如图5所示，电流从非门驱动单元的输入端inputl输入后，第一电阻Rl和第二电阻R2会形成一个分压，从而使MOS管Q工作。
[0032]当进行电压驱动时，如图6所示，由于金属氧化物场效应晶体管、S卩MOS管Q本身就是压控特性，输入端input I输入高电平时，MOS管Q工作。
[0033]以驱动电机为例，如图7所示，第一非门驱动单元10的输出端outputl连接电机MG的负极，第一非门驱动单元1的供电端CI连接电源端VCC和电机MG的正极。
[0034]当需要驱动电机MG时，输入端inputl输入高电平，MOS管Q工作(导通)，电流从电源端VCC流出，经电机MG再通过MOS管Q至地，形成电流回路，电流方向如图中箭头所示，电机MG工作。
[0035]当需要关闭电机时，如图8所示，则输入端inputl输入低电平，MOS管Q不工作(截止)，电机MG中残存的电能经二极管D形成回路，电流方向如图中箭头所示，从而释放能量。
[0036]综上所述，本实用新型提供的金属氧化物半导体场效应晶体管阵列，与现有的达林顿晶体管阵列相比，本实施例将达林顿管(即三极管)替换为金属氧化物场效应晶体管(M0SFET，即MOS管)，并减少了管子的个数。利用MOS管本身特性，可以在弱驱动信号下，提供有效的大电流驱动。同时，通过设置了更加简单的电阻网络电路(由第一电阻和第二电阻组成)，其可以适应更宽的频率驱动信号。
[0037]可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。
【主权项】
1.一种金属氧化物半导体场效应晶体管阵列，其特征在于，包括:若干个非门驱动单元，各非门驱动单元的输入端为金属氧化物半导体场效应晶体管阵列的各输入端，各非门驱动单元的输出端为金属氧化物半导体场效应晶体管阵列的各输出端，各非门驱动单元的供电端相互连接且均连接金属氧化物半导体场效应晶体管阵列的公共端； 所述非门驱动单元包括MOS管、第一电阻、第二电阻和二极管;所述MOS管的栅极连接第一电阻的一端和第二电阻的一端，第一电阻的另一端为非门驱动单元的输入端，第二电阻的另一端连接MOS管的源极和地;MOS管的漏极为非门驱动单元的输出端、连接二极管的正极;二极管的负极为非门驱动单元的供电端。2.根据权利要求1所述的金属氧化物半导体场效应晶体管阵列，其特征在于，所述第一电阻的阻值远小于第二电阻的阻值。3.根据权利要求2所述的金属氧化物半导体场效应晶体管阵列，其特征在于，所述第一电阻的阻值为Ω级，第二电阻的阻值为k Ω级。4.根据权利要求1所述的金属氧化物半导体场效应晶体管阵列，其特征在于，所述MOS管为NMOS管。5.根据权利要求4所述的金属氧化物半导体场效应晶体管阵列，其特征在于，所述二极管的耐压与NMOS管的耐压相同。
【文档编号】H03K19/0944GK205610610SQ201620412073
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月9日
【发明人】韩东
【申请人】韩东