隔离输出切换电路的制作方法

文档序号:11138034阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种半导体装置,其包括:

输出切换装置,其具有输入节点、输出节点及控制输入节点,所述控制输入节点使施加到所述输入节点的输入电压能够被切换到所述输出节点;

栅极下拉电路,其响应于至少一个控制信号控制所述输出切换装置的所述控制输入节点,所述栅极下拉电路通过将所述控制输入节点的电压电平提高到高于所述输出节点的电压电平来激活所述输出切换装置,且通过将所述控制输入节点箝位到所述输出节点的所述电压电平来去激活所述输出切换装置;及

栅极上拉电路,其接收启用信号且响应于所述启用信号产生到所述栅极下拉电路的所述至少一个控制信号。

2.根据权利要求1所述的半导体装置,其中所述栅极下拉电路包含至少一个晶体管装置以将电压施加到所述控制输入节点从而激活及去激活所述输出切换装置。

3.根据权利要求2所述的半导体装置,其中所述栅极上拉电路进一步包括斜率控制电路以控制所述至少一个控制信号的上升及下降时间的斜率使得所述至少一个晶体管装置的击穿电压低于预定阈值。

4.根据权利要求3所述的半导体装置,其中所述斜率控制电路包含至少一个电阻器及电容器滤波器以控制所述至少一个控制信号的所述上升及下降时间,且所述击穿电压涉及所述至少一个晶体管装置的栅极与漏极之间的电压或涉及所述栅极与到所述至少一个晶体管装置的体二极管连接之间的电压。

5.根据权利要求4所述的半导体装置,其中所述至少一个晶体管装置通过所述斜率控制电路中的所述电阻器及电容器滤波器的响应延迟断开,以允许连接到所述输出节点的电感性负载在所述输出切换装置的去激活期间放电。

6.根据权利要求5所述的半导体装置,所述栅极下拉电路进一步包括:

一连串经耦合的晶体管装置,其从所述栅极上拉电路接收偏压电流以将偏压电压提供到所述至少一个晶体管装置的控制输入;及

偏压电路,其从所述一连串经耦合的晶体管装置接收电压,所述偏压电路包含电流镜,以在所述输出切换装置被激活的情况下使预定最小偏压电流能够流过所述至少一个晶体管装置,且在所述输出切换装置被去激活的情况下将预定下拉电流提供到所述至少一个晶体管装置。

7.根据权利要求6所述的半导体装置,其中所述栅极下拉电路中的每一晶体管装置制造于半导体的P型阱SPWELL区域上,所述SPWELL区域形成于在N形阱NWELL环之间形成的隔离外延EPI区内,所述隔离EPI区及所述NWELL环形成隔离二极管以将电压隔离提供到邻近切换沟道。

8.根据权利要求7所述的半导体装置,其中所述SPWELL区域与所述NWELL环之间的距离被控制为预定距离以将预定隔离电压范围提供到所述邻近切换沟道。

9.根据权利要求6所述的半导体装置,其中所述栅极上拉电路进一步包括:

第一电流源,其耦合到电压源以驱动所述一连串经耦合的晶体管装置,所述第一电流源响应于所述启用信号而被切换以将所述偏压电流供应到所述一连串经耦合的晶体管装置;

第二电流源,其耦合到所述电压源以驱动所述偏压电路,所述第二电流源响应于所述启用信号而被切换以在所述输出切换装置被去激活的情况下将下拉电流供应到所述偏压电路;及

第三电流源,其耦合到所述电压源以驱动所述栅极下拉电路中的所述至少一个晶体管装置,所述第三电流源响应于所述启用信号而被切换以在所述输出切换装置被激活的情况下将上拉电流供应到所述至少一个晶体管装置。

10.根据权利要求9所述的半导体装置,其进一步包括连接到所述第一、第二及第三电流源的一组隔离晶体管装置以将电流从所述栅极上拉电路中的所述相应电流源传递到所述栅极下拉电路。

11.根据权利要求1所述的半导体装置,其进一步包括至少一个其它栅极下拉电路及至少一个其它栅极上拉电路,其经耦合以激活及去激活至少一个其它输出切换装置。

12.根据权利要求1所述的半导体装置,其中所述输出切换装置包括双极结晶体管或场效应晶体管。

13.一种半导体装置,其包括:

输出切换装置,其具有输入节点、输出节点及控制输入节点,所述控制输入节点使施加到所述输入节点的输入电压能够被切换到所述输出节点;

栅极下拉电路,其响应于至少一个控制信号控制所述输出切换装置的所述控制输入节点,所述栅极下拉电路包含至少一个晶体管装置以将电压施加到所述控制输入节点从而激活及去激活所述输出切换装置;

栅极上拉电路,其接收启用信号且响应于所述启用信号产生到所述栅极下拉电路的所述至少一个控制信号;且

所述栅极上拉电路包括斜率控制电路以控制所述至少一个控制信号的上升及下降时间的斜率使得所述至少一个晶体管装置的击穿电压低于预定阈值。

14.根据权利要求13所述的半导体装置,其中所述栅极下拉电路通过将所述控制输入节点的电压电平提高到高于所述输出节点的电压电平来激活所述输出切换装置,且通过将所述控制输入节点箝位到所述输出节点的所述电压电平来去激活所述输出切换装置。

15.根据权利要求13所述的半导体装置,其中所述斜率控制电路包含滤波器,所述滤波器包括至少一个电阻器及电容器以控制所述至少一个控制信号的所述上升及下降时间,且所述击穿电压涉及所述至少一个晶体管装置的栅极与漏极之间的电压或涉及所述栅极与到所述至少一个晶体管装置的体二极管连接之间的电压。

16.根据权利要求13所述的半导体装置,所述栅极下拉电路进一步包括:

一连串经耦合的晶体管装置,其从所述栅极上拉电路接收偏压电流以将偏压电压提供到所述至少一个晶体管装置的控制输入;及

偏压电路,其从所述一连串经耦合的晶体管装置接收电压,所述偏压电路包含电流镜以在所述输出切换装置被激活的情况下使预定最小偏压电流能够流过所述至少一个晶体管装置,且在所述输出切换装置被去激活的情况下将预定下拉电流提供到所述至少一个晶体管装置。

17.根据权利要求16所述的半导体装置,其中所述栅极下拉电路中的每一晶体管装置制造于半导体的SPWELL区域上,所述SPWELL区域形成于在NWELL环之间形成的隔离外延EPI区内,所述隔离EPI区及所述NWELL环形成隔离二极管以将电压隔离提供到邻近切换沟道,其中所述SPWELL区域与所述NWELL环之间的距离被控制为预定距离以将预定隔离电压范围提供到所述邻近切换沟道。

18.根据权利要求16所述的半导体装置,其中所述栅极上拉电路进一步包括:

第一电流源,其耦合到电压源以驱动所述一连串经耦合的晶体管装置,所述第一电流源响应于所述启用信号而被切换以将所述偏压电流供应到所述一连串经耦合的晶体管装置;

第二电流源,其耦合到所述电压源以驱动所述偏压电路,所述第二电流源响应于所述启用信号而被切换以在所述输出切换装置被去激活的情况下将下拉电流供应到所述偏压电路;及

第三电流源,其耦合到所述电压源以驱动所述栅极下拉电路中的所述至少一个晶体管装置,所述第三电流源响应于所述启用信号而被切换以在所述输出切换装置被激活的情况下将上拉电流供应到所述至少一个晶体管装置。

19.一种半导体装置,其包括:

输出切换装置,其具有输入节点、输出节点及控制输入节点,所述控制输入节点使施加到所述输入节点的输入电压能够被切换到所述输出节点;

栅极下拉电路,其响应于至少一个控制信号控制所述输出切换装置的所述控制输入节点,所述栅极下拉电路采用至少一个晶体管装置以通过将所述控制输入节点的电压电平提高到高于所述输出节点的电压电平来激活所述输出切换装置,且通过将所述控制输入节点箝位到所述输出节点的所述电压电平来去激活所述输出切换装置;

栅极上拉电路,其接收启用信号且响应于所述启用信号产生到所述栅极下拉电路的所述至少一个控制信号;及

所述栅极上拉电路中的斜率控制电路,其控制所述至少一个控制信号的上升及下降时间的斜率使得所述至少一个晶体管装置的击穿电压低于预定阈值。

20.根据权利要求19所述的半导体装置,其进一步包括用以激活及去激活至少一个其它输出切换装置的至少一个其它栅极下拉电路及至少一个其它栅极上拉电路。

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