一種集成可調熱敏電阻的自反饋線性恒流器，屬于半導體功率器件技術領域。包括集成在一起的一個結型場效應晶體管JFET和一個可調熱敏電阻，可調熱敏電阻一端與JFET源極相連，另一端與JFET的柵極相連。該發明專利技術的核心為可調的熱敏電阻，可調熱敏電阻可以通過激光切割等方式得到滿足輸出電流大小要求的阻值，在同一批次中得到不同類型產品。熱敏電阻為正溫度系數，工作情況下，溫度增加，電阻增大，降低輸出電流，保護了所應用系統的可靠性。本發明專利技術具有集成度高、輸出電流穩定、輸電流大小可調節、溫度特性好的優點，可應用于LED照明等領域。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于半導體功率器件
，涉及恒流驅動技術。
技術介紹
恒流器是一種能向負載提供恒定電流的裝置，它在外界電源產生波動和阻抗特性發生變化時仍能使輸出電流保持恒定，它既可以為各種放大電路提供偏流以穩定其靜態工作點，又可以作為有源負載，以提高放大倍數。恒流器已有近50年的發展歷史，從早期的電真空器件穩流管，發展成半導體恒流二極管、恒流三極管，現已進入集成恒流器(包括三端可調恒流器、四端可調恒流器、高壓恒流器、恒流型集成溫度傳感器)全面發展的新時期。半導體恒流器大體分為以下三種類型 (I)晶體管恒流器，這類恒流器以三極管為主要組成器件，利用了三極管集電極電壓變化對電流影響小的特點，并在電路中采用電流負反饋來提高輸出電流的恒定性。但是由于三極管參數受溫度變化影響較大，大多還要采用溫度補償措施或增強電流負反饋的深度來進一步穩定輸出電流。( 2 )場效應管恒流器，其基本電路與晶體管恒流器類似。場效應管恒流器較之晶體管恒流器，結構簡單、受溫度影響較小；無需輔助電源是一個純兩端網絡，可以非常方便地應用在電路中。(3)集成運放恒流器，由集成運放構成的恒流器具有穩定性更好，恒流性能更高的優點。但是也有結構復雜、成本較高的缺點。以上三種恒流器件各有特點，在實際使用中要按照產品的設計要求來合理選用相應的恒流器。恒流器的基本要求是輸出電流恒定和電流溫度穩定性好。
技術實現思路
本專利技術提供一種集成可調熱敏電阻的自反饋線性恒流器，該恒流器由一個結型場效應晶體管JFET和一個熱敏電阻構成，具有集成度高、輸出電流穩定、輸電流大小可調的優點。熱敏電阻一端與JFET源極相連，另一端與JFET的柵極相連。可調熱敏電阻可以通過激光等方式調節阻值得到不同大小的輸出電流，在同一批次中得到不同類型產品。熱敏電阻為正溫度系數，正常工作的情況下，溫度增加，電阻增大，降低輸出電流，保護了所應用系統的可靠性。本專利技術技術方案如下 一種集成可調熱敏電阻的自反饋線性恒流器，如圖2所示，包括P+襯底2、P+襯底2正面的N-外延層3和P+襯底2背面的金屬化陰極I ;N-外延層3中的具有彼此之間相互獨立的N-阱區5、P+環4和P+電阻阱區9，其中P+環4包圍著N-阱區5和P+電阻阱區9 ；N-阱區5中的具有彼此之間相互獨立的N+源區8、N+漏區6和P+柵區7 ;P+環4和P+柵區7通過第三金屬電極15相連接，N+漏區6表面與第一金屬電極13相連；P+電阻阱區9中具有可調熱敏電阻10，可調熱敏電阻10的一端與N+源區8之間通過第二金屬電極14相連接，可調熱敏電阻10的另一端與P+柵區7之間通過第三金屬電極15相連接；N-外延層3表面覆蓋有氧化層12。上述集成可調熱敏電阻的自反饋線性恒流器的等效電路如圖1(a)所示，包括一個N溝道結型場效應晶體管JFET和一個可調熱敏電阻。所述N溝道結型場效應晶體管JFET由N-阱區5中的N+源區8、N+漏區6和P+柵區7構成。可調熱敏電阻的一端與結型場效應晶體管JFET的源極S (N+源區8)相連，另一端與結型場效應晶體管JFET的柵極G (P+柵區7)相連。器件使用時，負載L連接于電源Vin的負極與結型場效應晶體管JFET的柵極G之間；電源Vin的正極與結型場效應晶體管JFET的漏極D相連。起始狀態，JFET的漏源電壓Vds為零，流過JFET的電流Id也為零，可調熱敏電阻R上的壓降Vk等于JFET的源柵電壓Vse也為零。當Vds增大時，JFE T處于線性區并且Id逐漸增大，Vse也增大。由于VDe=VDS+VS(；，所以JFET將隨著漏極電位的升高，而首先在柵極靠近漏極的地方發生溝道夾斷達到電流飽和。可調熱敏電阻R不僅起給JFET提供柵壓，而且與JFET 一起構成負反饋使得輸出電流更平穩。實際情況下，JFET進入飽和區后由于溝道長度調制效應以及漏區靜電場對溝道區的反饋作用使得JFET的溝道電流Id并不飽和，即流經電阻R的電流會有所增大，使得Vk=-Vk也增大。由N溝道JFET的輸出特性知Ves越負電流Id越小，因此可調熱敏電阻R實際上與JFET構成一道負反饋，使得JFET飽和電流更穩定。同時JFET輸出電流具有負溫特性，從而進一步保證了整個器件的可靠性。還應特別指出的是特定電流下的該線性恒流器的開啟電壓將由可調熱敏電阻R的阻值和JFET的閾值電壓決定；在JFET參數一定的情況下，通過調節熱敏電阻R的阻值可以得到不同大小的輸出電流；熱敏電阻R若為正溫系數，正常工作情況下，溫度上升電阻上升，Vk上升，柵源電壓Ves越負電流Id越小，因此正溫系數的電阻可以增加負反饋的深度，使得器件工作更穩定。綜上所述，本專利技術提供的集成可調熱敏電阻的自反饋線性恒流器具有集成度高、輸出電流穩定、輸電流大小可調的優點，可應用于LED照明等領域。可調熱敏電阻可以通過激光等方式調節阻值得到不同大小的輸出電流，在同一批次中得到不同類型產品。熱敏電阻為正溫度系數，正常工作的情況下，溫度增加，電阻增大，降低輸出電流，保護了所應用系統的可靠性。附圖說明圖I是本專利技術提供的集成可調熱敏電阻的自反饋線性恒流器的等效電路示意圖。其中圖I (a)中的結型場效應晶體管JFET為N溝道器件；圖I (b)中的結型場效應晶體管JFET為P溝道器件。圖2是本專利技術提供的集成可調熱敏電阻的自反饋線性恒流器的結構示意圖。對N溝道器件而言1是金屬化陰極、2是P+襯底、3是N-外延層、4是P+環、5是N-阱區、6是N+漏區、7是P+柵區、8是N+源區、9是P+電阻講區、10是可調熱敏電阻、12是氧化層、13是第一金屬電極、14是第二金屬電極、15是第三金屬電極；16表示N溝道結型場效應晶體管JEFT。對P溝道器件而言1是金屬化陰極、2是N+襯底、3是P-外延層、4是N+環、5是P-講區、6是P+漏區、7是N+柵區、8是P+源區、9是N+電阻講區、10是可調熱敏電阻、12是氧化層、13是第一金屬電極、14是第二金屬電極、15是第三金屬電極；16表示P溝道結型場效應晶體管JEFT。圖3為本專利技術提供的集成可調熱敏電阻的自反饋線性恒流器中可調熱敏電阻為阱電阻的結構示意圖。多個阱電阻并聯與兩端的金屬電極17和19之間；通過激光切斷多個阱電阻中的任意個阱電阻與兩端的金屬電極17和19之間的連接，可獲得不同的阻值。圖4為本專利技術提供的集成可調熱敏電阻的自反饋線性恒流器中可調熱敏電阻為多晶硅電阻或金屬薄膜電阻的結構示意圖。多晶硅薄膜或金屬薄膜與兩端的金屬電極21連接形成多晶硅電阻或金屬薄膜電阻，通過激光切割多晶硅薄膜或金屬薄膜的方式可獲得不同的阻值。具體實施例方式實施例I 一種集成可調熱敏電阻的自反饋線性恒流器，如圖2所示，包括P+襯底2、P+襯底2正面的N-外延層3和P+襯底2背面的金屬化陰極I ;N-外延層3中的具有彼此之間相互獨立的N-阱區5、P+環4和P+電阻阱區9，其中P+環4包圍著N-阱區5和P+電阻阱區9 ；N-阱區5中的具有彼此之間相互獨立的N+源區8、N+漏區6和P+柵區7 ;P+環4和P+柵區7通過第三金屬電極15相連接，N+漏區6表面與第一金屬電極13相連；P+電阻阱區9中具有可調熱敏電阻10，可調熱敏電阻10的一端與N+源區8之間通過第二金屬電極14相連接，可調熱敏電阻10的另本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種集成可調熱敏電阻的自反饋線性恒流器，包括P+襯底（2）、P+襯底（2）正面的N？外延層（3）和P+襯底（2）背面的金屬化陰極（1）；N？外延層（3）中的具有彼此之間相互獨立的N？阱區（5）、P+環（4）和P+電阻阱區（9），其中P+環（4）包圍著N？阱區（5）和P+電阻阱區（9）；N？阱區（5）中的具有彼此之間相互獨立的N+源區（8）、N+漏區（6）和P+柵區（7）；P+環（4）和P+柵區（7）通過第三金屬電極（15）相連接，N+漏區（6）表面與第一金屬電極（13）相連；P+電阻阱區（9）中具有可調熱敏電阻（10），可調熱敏電阻（10）的一端與N+源區（8）之間通過第二金屬電極（14）相連接，可調熱敏電阻（10）的另一端與P+柵區（7）之間通過第三金屬電極（15）相連接；N？外延層（3）表面覆蓋有氧化層（12）。
【技術特征摘要】
1.一種集成可調熱敏電阻的自反饋線性恒流器，包括P+襯底(2)、P+襯底(2)正面的N-外延層(3)和P+襯底(2)背面的金屬化陰極(I) ;N-外延層(3)中的具有彼此之間相互獨立的N-阱區(5)、P+環(4)和P+電阻阱區(9)，其中P+環(4)包圍著N-阱區(5)和P+電阻阱區(9) ;N-阱區(5)中的具有彼此之間相互獨立的N+源區(8)、N+漏區(6)和P+柵區(7);P+環(4)和P+柵區(7)通過第三金屬電極(15)相連接，N+漏區(6)表面與第一金屬電極(13)相連；P+電阻阱區(9)中具有可調熱敏電阻(10)，可調熱敏電阻(10)的一端與N+源區(8)之間通過第二金屬電極(14)相連接，可調熱敏電阻(10)的另一端與P+柵區(7)之間通過第三金屬電極(15)相連接；N-外延層(3)表面覆蓋有氧化層(12)。2.一種集成可調熱敏電阻的自反饋線性恒流器，包括N+襯底(2)、N+襯底(2)正面的P-外延層(3)和N+襯底(2)背面的金屬化陰極(I) ;P-外延層(3)中的具有彼此之間相互獨立的P-阱區(5)、N+環(4)和N+電阻阱區(9)，其中N+環(4)包圍著P-阱區(5)和N+電阻阱區(9) ;P-阱區(5)中的具有彼此之間相互獨立的P+源區(8)、P+漏區(6)和N+柵區(7);N+環(4)和N+柵區(7)通過第三金屬電極(15)相連接，P+漏區(6)表面與第一金屬電極(13)相連；N+電阻阱區(9)中具有可調熱敏電阻(10)，可調熱敏電阻(10)的一端與P+源區(8)之間通過第二金屬電...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李澤宏，李長安，張仁輝，李巍，張金平，任敏，張波，
申請(專利權)人：電子科技大學，
類型：發明
國別省市：
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