VDMOS器件的过流保护方法及电路与流程

本发明涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种VDMOS器件的过流保护方法和一种VDMOS器件的过流保护电路。

背景技术：

目前，当功率器件的电流过大时，会产生很大的热量，严重情况下会对功率器件造成不可恢复的破坏，为了解决这一问题，目前人们普遍的做法是为功率器件搭建外围的过流保护电路，但是，存在会增大系统体积以及系统复杂度的问题。

因此，如何为功率器件提供更加简单实用的过流保护，并可以有效地减小系统体积以及系统复杂度，成为亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明正是基于上述技术问题至少之一，提出了一种新的VDMOS器件的过流保护方法，通过局部电流采样的方式监控通过整个VDMOS器件的电流情况，可以提高电流采样的效率，以及通过将VDMOS器件与过流保护电路集成在同一块衬底上，可采用CDMOS工艺实现，即采用芯片集成的方式实现对VDMOS器件的过流保护，可以为VDMOS器件提供更加简单实用的过流保护，大大提高器件的可靠性，同时在没有增加工艺复杂度的情况下有效地减小系统体积以及系统复杂度。

有鉴于此，本发明提出了一种VDMOS器件的过流保护方法，包括：获取所述VDMOS器件的采样元胞的采样电流值；判断所述采样电流值是否大于电流阈值，以及根据判断结果，确定是否对所述VDMOS器件进行过流保护，其中，所述采样元胞为所述VDMOS器件的所有元胞的一部分。

在该技术方案中，由于在VDMOS器件(Vertical Double-Diffusion Metal-Oxide-Semiconductor，垂直双扩散金属-氧化物半导体场效应晶体管)正常工作时，通过VDMOS器件的每个元胞的电流是一样，所以通过获取VDMOS器件的采样元胞(部分元胞)的电流值，即可计算出流经整个VDMOS器件的电流值，并通过将获取的采样电流值与电流阈值进行比较，并根据比较结果确定是否对该VDMOS器件进行过流保护，也就是说，通过局部电流采样的方式监控通过整个VDMOS器件的电流情况，可以提高电流采样的效率，以及通过将VDMOS器件与过流保护电路集成在同一块衬底上，可采用CDMOS(Complementary and Double-Diffusion Metal-Oxide-Semiconductor，互补型MOS和双扩散型MOS集成的简称)工艺实现，即采用芯片集成的方式实现对VDMOS器件的过流保护，可以为VDMOS器件提供更加简单实用的过流保护，大大提高器件的可靠性，同时在没有增加工艺复杂度的情况下有效地减小系统体积以及系统复杂度。

在该技术方案中，电流阈值的大小根据具体情况选取，以确保VDMOS器件不会因电流过大受损坏为基准。

在上述技术方案中，优选地，当所述判断结果为是时，对所述VDMOS器件进行过流保护。

在该技术方案中，当判定获取的VDMOS器件的采样元胞的采样电流值大于电流阈值时，对该VDMOS器件进行过流保护，以避免因电流过大对VDMOS器件造成不可恢复的破坏。

在上述技术方案中，优选地，所述采样元胞与剩余元胞的比例为预设值，其中，所述剩余元胞为所述VDMOS器件中出所述采用元胞以外的其他元胞。

在该技术方案中，VDMOS器件中于获取采样电流的采样元胞与VDMOS器件中的除采样元胞外的剩余元胞的比例为预设值，比如，采样电流与总体电流的比为1：19，则采样元胞与剩余元胞的比例为1：18，而具体比例根据具体情况设定。

在上述技术方案中，优选地，所述采样元胞与所述剩余元胞处于相同 或相近的环境中。

在该技术方案中，通过将VDMOS器件的采样元胞和剩余元胞置于相同或相近的环境中，以使获取到的采样电流更加准确，可以准确地代表VDMOS器件的总体电流，提高对VDMOS器件的过流保护的可靠性。

根据本发明的另一方面，还提出了一种VDMOS器件的过流保护电路，所述VDMOS器件包括检测VDMOS，所述过流保护电路包括：采样电阻，与所述检测VDMOS的源极串联；过流限制器件，所述采样电阻的电压输出至所述过流限制器件的栅极。

在该技术方案中，通过将采样电阻与VDMOS器件的检测VDMOS(部分元胞，即采样元胞)的源极串联，并将采样电阻的电压输出至过流限制器件的栅极，当通过检测VDMOS的电流增大并出现过流现象时，检测VDMOS的源极电流也会增大，则采样电阻两端电压降增大，当增大到足以开启过流限制器件时，对检测VDMOS的栅极放电，也就是说，通过局部电流采样的方式监控通过整个VDMOS器件的电流情况，可以提高电流采样的效率，以及通过将VDMOS器件与过流保护电路集成在同一块衬底上，可采用CDMOS工艺实现，即采用芯片集成的方式实现对VDMOS器件的过流保护，可以为VDMOS器件提供更加简单实用的过流保护，大大提高器件的可靠性，同时在没有增加工艺复杂度的情况下有效地减小系统体积以及系统复杂度。

在上述技术方案中，优选地，所述检测VDMOS的栅极和漏极连接至所述VDMOS器件的过流保护电路的工作电源。

在该技术方案中，通过将VDMOS器件的检测VDMOS(部分元胞)连接至过流保护电路的工作电源，以获取工作电压，保证VDMOS器件的正常工作。

在上述技术方案中，优选地，所述过流限制器件的漏极连接至所述检测VDMOS的栅极。

在该技术方案中，通过将过流限制器件的漏极连接至VDMOS器件的检测VDMOS的栅极，当VDMOS器件发生过流现象时，即过流限制器件开启时，对检测VDMOS的栅极放电，以对VDMOS器件实现过流保护。

在上述技术方案中，优选地，所述VDMOS器件还包括：主体VDMOS，所述主体VDMOS与所述检测VDMOS并联。

在上述技术方案中，优选地，所述主体VDMOS的栅极连接至所述检测VDMOS的栅极，所述主体VDMOS的漏极连接至所述检测VDMOS的漏极，所述主体VDMOS的源极连接至所述采样电阻。

在该技术方案中，通过将VDMOS器件的检测VDMOS和主体VDMOS并联，以根据检测VDMOS的元胞与主体VDMOS的元胞的比例以及采样得到的检测VDMOS的电流推算VDMOS器件的整体电流，并将检测VDMOS和主体VDMOS置于相同或相近的环境，以保证采样电流的准确性。

在上述技术方案中，优选地，所述过流限制器件包括：N型MOS器件。

在该技术方案中，过流限制器件包括但不限于N型MOS器件。

通过以上技术方案，采用局部电流采样的方式监控通过整个VDMOS器件的电流情况，可以提高电流采样的效率，以及通过将VDMOS器件与过流保护电路集成在同一块衬底上，可采用CDMOS工艺实现，即采用芯片集成的方式实现对VDMOS器件的过流保护，可以为VDMOS器件提供更加简单实用的过流保护，大大提高器件的可靠性，同时在没有增加工艺复杂度的情况下有效地减小系统体积以及系统复杂度。

附图说明

图1示出了根据本发明的一个实施例的VDMOS器件的过流保护方法的流程示意图；

图2示出了根据本发明的一个实施例的VDMOS器件的元胞示意图；

图3示出了根据本发明的一个实施例的VDMOS器件的过流保护电路的示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附 图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

图1示出了根据本发明的一个实施例的VDMOS器件的过流保护方法的流程示意图。

图2示出了根据本发明的一个实施例的VDMOS器件的元胞示意图。

如图1所示，根据本发明的一个实施例的VDMOS器件的过流保护方法，包括：步骤102，获取所述VDMOS器件的采样元胞的采样电流值；步骤104，判断所述采样电流值是否大于电流阈值，以及根据判断结果，确定是否对所述VDMOS器件进行过流保护，其中，所述采样元胞为所述VDMOS器件的所有元胞的一部分。

在该技术方案中，由于在VDMOS器件正常工作时，通过VDMOS器件的每个元胞的电流是一样，所以通过获取VDMOS器件的采样元胞(部分元胞)的电流值，即可计算出流经整个VDMOS器件的电流值，如图2所示，该VDMOS器件的元胞区包括多个元胞，每一个正六边形代表一个元胞，其中，元胞202和元胞204为采样元胞，其他为剩余元胞；然后，通过将获取的采样电流值与电流阈值进行比较，并根据比较结果确定是否对该VDMOS器件进行过流保护，也就是说，通过局部电流采样的方式监控通过整个VDMOS器件的电流情况，可以提高电流采样的效率，以及通过将VDMOS器件与过流保护电路集成在同一块衬底上，可采用CDMOS工艺实现，即采用芯片集成的方式实现对VDMOS器件的过流保护，可以为VDMOS器件提供更加简单实用的过流保护，大大提高器件的可靠性，同时在没有增加工艺复杂度的情况下有效地减小系统体积以及系统复杂度。

在该技术方案中，电流阈值的大小根据具体情况选取，以确保VDMOS器件不会因电流过大受损坏为基准。

在上述技术方案中，优选地，当所述判断结果为是时，对所述 VDMOS器件进行过流保护。

在该技术方案中，当判定获取的VDMOS器件的采样元胞的采样电流值大于电流阈值时，对该VDMOS器件进行过流保护，以避免因电流过大对VDMOS器件造成不可恢复的破坏。

在上述技术方案中，优选地，所述采样元胞与剩余元胞的比例为预设值，其中，所述剩余元胞为所述VDMOS器件中出所述采用元胞以外的其他元胞。

在该技术方案中，VDMOS器件中于获取采样电流的采样元胞与VDMOS器件中的除采样元胞外的剩余元胞的比例为预设值，比如，采样电流与总体电流的比为1：19，则采样元胞与剩余元胞的比例为1：18，而具体比例根据具体情况设定。

在上述技术方案中，优选地，所述采样元胞与所述剩余元胞处于相同或相近的环境中。

在该技术方案中，通过将VDMOS器件的采样元胞和剩余元胞置于相同或相近的环境中，以使获取到的采样电流更加准确，可以准确地代表VDMOS器件的总体电流，提高对VDMOS器件的过流保护的可靠性。

图3示出了根据本发明的一个实施例的VDMOS器件的过流保护电路的示意图。

如图3所示，根据本发明的一个实施例的VDMOS器件的过流保护电路，所述VDMOS器件包括检测VDMOS 402，所述过流保护电路300包括：采样电阻302，与所述检测VDMOS 402的源极串联；过流限制器件304，所述采样电阻302的电压输出至所述过流限制器件304的栅极。

在该技术方案中，通过将采样电阻302与VDMOS器件的检测VDMOS 402(部分元胞，即采样元胞)的源极串联，并将采样电阻302的电压输出至过流限制器件304的栅极，当通过检测VDMOS 402的电流增大并出现过流现象时，检测VDMOS 402的源极电流也会增大，则采样电阻302两端电压降增大，当增大到足以开启过流限制器件304时，对检测VDMOS 402的栅极放电，也就是说，通过局部电流采样的方式监控通过整个VDMOS器件的电流情况，可以提高电流采样的效率，以及通过将 VDMOS器件与过流保护电路集成在同一块衬底上，可采用CDMOS工艺实现，即采用芯片集成的方式实现对VDMOS器件的过流保护，可以为VDMOS器件提供更加简单实用的过流保护，大大提高器件的可靠性，同时在没有增加工艺复杂度的情况下有效地减小系统体积以及系统复杂度。

在上述技术方案中，优选地，所述检测VDMOS 402的栅极和漏极连接至所述VDMOS器件的过流保护电路的工作电源。

在该技术方案中，通过将VDMOS器件的检测VDMOS 402(部分元胞)连接至过流保护电路的工作电源，以获取工作电压，保证VDMOS器件的正常工作。

在上述技术方案中，优选地，所述过流限制器件304的漏极连接至所述检测VDMOS 402的栅极。

在该技术方案中，通过将过流限制器件304的漏极连接至VDMOS器件的检测VDMOS 402的栅极，当VDMOS器件发生过流现象时，即过流限制器件304开启时，对检测VDMOS 402的栅极放电，以对VDMOS器件实现过流保护。

在上述技术方案中，优选地，所述VDMOS器件还包括：主体VDMOS 404，所述主体VDMOS 404与所述检测VDMOS 402并联。

在上述技术方案中，优选地，所述主体VDMOS 404的栅极连接至所述检测VDMOS 402的栅极，所述主体VDMOS 404的漏极连接至所述检测VDMOS 402的漏极，所述主体VDMOS 404的源极连接至所述采样电阻。

在该技术方案中，通过将VDMOS器件的检检测VDMOS 402和主体VDMOS 404并联，以根据检测VDMOS 402的元胞与主体VDMOS 404的元胞的比例以及采样得到的检测VDMOS 402的电流推算VDMOS器件的整体电流，并将检测VDMOS 402和主体VDMOS 404置于相同或相近的环境，以保证采样电流的准确性。

在上述技术方案中，优选地，所述过流限制器件304包括：N型MOS器件。

在该技术方案中，过流限制器件304包括但不限于N型MOS器件。

以上结合附图详细说明了本发明的技术方案，通过局部电流采样的方式监控通过整个VDMOS器件的电流情况，可以提高电流采样的效率，以及通过将VDMOS器件与过流保护电路集成在同一块衬底上，可采用CDMOS工艺实现，即采用芯片集成的方式实现对VDMOS器件的过流保护，可以为VDMOS器件提供更加简单实用的过流保护，大大提高器件的可靠性，同时在没有增加工艺复杂度的情况下有效地减小系统体积以及系统复杂度。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。