CN1289445A - 具有局部熔断状态零功率吸收的熔断丝电路 - Google Patents

具有局部熔断状态零功率吸收的熔断丝电路 Download PDF

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Abstract

熔断丝电路(100)包括一个可熔断元件(110)和一条反馈路径,使得电路即使可熔断元件(110)事实上是部分未经触及的,也象是完全熔断的。当部分未经触及的熔断丝通常会导致继续的功率消耗时,反馈路径将截断流过部分未经触及的可熔断元件(110)的电流。

Description

具有局部熔断状态零功率吸收的熔断丝电路
发明技术领域
本发明总的涉及熔断丝电路，尤其涉及一种在局部熔断状态下具有零功率吸收(power draw)的熔断丝电路。
背景技术
各种半导体应用中通常要采用熔断丝电路。随着半导体器件如存储器、可编程逻辑器件等的存储密度继续增加，任一器件中有缺陷单元的发生率也随之增加。除非能用某种方式校正这些缺陷，否则有缺陷半导体器件就会废弃，从而使产量降低。校正这些缺陷的一种通用的方法是在器件中提供大量的冗裕单元。当检测到一个有缺陷的单元时，可以用一个冗裕单元来取而代之。支持这些冗裕单元的电路通常包括熔断丝电路，熔断丝电路含有选择性“熔断”以便启动一个或多个冗裕单元的可熔断的链路。
熔断丝电路也用来方便可编程逻辑器件(PLD)的编程。通常情况下，制造的PLD中的逻辑单元具有缺省的(default)逻辑电平，而无论是处于逻辑HI(高)，还是处于逻辑LO(低)。这是通过可熔断链路来完成的，这些链路或者使单元的输出与VCC相连，或者与地相连。当一单元中的熔断链路熔断时，单元的输出反相。
这样一些可熔断链路的重要考虑是它们都消耗功率。当熔断丝局部或不完全熔断时，会存在特定的问题。结果是熔断丝两端上的电流路径，由于两个原因，它是不要求的：第一，部分熔断丝会产生不确定的连接状态。根据局部熔断的熔断丝的阻抗，周围电路会“看见”开路或短路。因此，器件的工作不会象所期望的那样。第二，即使电路看见局部熔断的熔断丝两端上的开路电路，熔断丝两端上也会有电流泄漏。电流大小可以是1μA或更大，它通常会增加采用冗裕电路典型应用时的显著的电流吸收(draw)。
我们所需要的是一种可以可靠提供完全“熔断”状态的熔断丝电路。并且要求即使可熔断链路事实上局部熔断时，熔断丝电路就象它已完全熔断那样。
发明概述
本发明的电路包括具有第一端和第二端的可熔断链路。第一、第二反相器与链路的第二端耦合。一N沟道的开关晶体管耦合在第一端与地线之间。P沟道开关晶体管耦合在第二端与电源线之间。N沟道晶体管受第一反相器的输出驱动，而P沟道晶体管受第二反相器驱动。第一反相器的特征是，N沟道晶体管比P沟道晶体管更弱。与此类似，第二反相器的特征是，P沟道晶体管比其N沟道晶体管更弱。第一电容器耦合在电源线与N沟道开关晶体管的控制栅极之间。第二电容器耦合在P沟道开关晶体管的控制栅极与地线之间。
附图简述
附图中给出了本发明的较佳实施例。
实施本发明的最佳方式
参照附图，按照本发明的熔断丝电路100包括可熔断元件110，其第一端与N沟道晶体管144耦合，而其第二端与节点102耦合。N沟道晶体管144的漏极和源极连接在熔断丝110的第二端和地之间。P沟道晶体管142的源极和漏极连接在VCC和熔断丝110的第一端之间。
第一反相器120耦合在熔断丝110的第一端和N沟道晶体管144的控制栅极之间。电容器152耦合在VCC和晶体管144的控制栅极之间。第一反相器120包括一个N沟道的晶体管，它比它的P沟道晶体管更弱。这在图中用与反相器120相关的W/L比标记来表示。正如图中所表示的那样，P沟道器件的W/L比是4/.6，而N沟道器件的W/L比是2/8。下面描述这些器件几何尺寸的意义。
图中，第二反相器130是一个用虚线围起来的电路。第二反相器130耦合在熔断丝110的第一端和P沟道晶体管142的控制栅极之间。第二电容器154耦合在晶体管142的控制栅极和地之间。与第二反相器130的输出耦合的节点104表示熔断丝110的状态，即，它是处于未经触动的状态，还是处于熔断状态。正象从图中可以看到的那样，含有反相器130的P沟道晶体管132和134的W/L比(W/L=2/8)要比N沟道晶体管136的W/L比(W/L=10/6)小。
我们要讨论熔断丝电路100工作的三种情况：熔断丝电路110未经触及时的工作情况；熔断丝完全熔断时的工作情况；以及熔断丝局部熔断时的工作情况。首先考虑熔断丝元件110未经触及时的情况。接通电源以后，电容器152开始充电，从而使晶体管144导通，而电容器154一开始处于接地状态，这时它使晶体管142导通。这就产生从VCC到熔断丝元件110的电流路径。然而，由于晶体管144导通，从而节点102趋向于变成地电位，而使得反相器120的输出变成HI。这使得晶体管144保持在导通状态。同时，晶体管132和134导通，从而使节点104变成VCC。这使得结果是：(1)使晶体管142截止，以及(2)对电容器154充电，使晶体管142保持截止状态。所以，在熔断丝元件110处于未经触及的稳定状态下，晶体管144通过反相器120保持导通状态，而晶体管142通过反相器130保持截止状态。然而，由于晶体管142处于截止状态，所以没有电流流过晶体管144。另外，通过晶体管132和134的初始电流所持续的时间仅足以对电容器154充电，随后，通过这些晶体管的电流即停止。输出节点160处的电位保持在VCC，而没有熔断丝电路100的功率消耗。
正如可以在图中所看到的W/L比那样，反相器120的N沟道器件比P沟道器件弱。其效果是，在反相器将输出LO之前，使节点102必须得到的电位升高。其原因是，即使未经触及的熔断丝具有某种阻抗(约为500欧姆)，并且节点102处的电位实际上并不是地电位，但防止了熔断丝在未经触及时晶体管144虚假截止的。然而，通过形成反相器120中P沟道器件的恰当尺寸，可以使P沟道器件在N沟道器件之前接通，即使反相器输出处的电位不处于地电位。
接着考虑熔断丝元件110完全熔断时的情况。这时，晶体管144与电路的其余部分断开。然而，与以前一样，由于电容器154一开始是处于地电位的，所以晶体管142开始导通。结果，节点102处的电位接近为VCC。这一动作有两个效果：使反相器120的输出变成LO；但更重要的是，使晶体管136导通。晶体管136的导通使得节点104和电容器154保持在地电位，并保持晶体管142导通。由于晶体管144是通过熔断了的熔断丝断开的，所以没有电流从VCC流到地。然而，由于晶体管142是处于导通状态的，节点102处的电位保持在VCC，因而保持了反相器130的LO输出。所以，在稳定状态下，输出节点160是LO，并且没有通过熔断丝电路100的任何电路元件的功率消耗。
考虑最后一种情况，即，熔断丝元件110部分熔断。这时，熔断丝元件110就象是一个高阻抗元件。与以前一样，当电路接通电源以后，电容器152使晶体管144导通，电容器154处的初始地电位使晶体管142导通。由于熔断丝元件是部分熔断的，所以有一条从VCC通过部分熔断的元件到地的电流路径。另外，由于部分熔断的元件是阻性的，所以节点102处的电位比熔断丝元件处于完全未经触及时更高。因为N沟道晶体管136比P沟道晶体管132和134强得多，所以它将接通更快，从而保持晶体管142导通。这使得在熔断丝电流100继续接通电源时，节点102处的电位继续上升。节点102处的电位最终达到这样一个电位，使反相器120的N沟道晶体管接通，这又使得反相器的输出变成LO，而使晶体管144截止。这就使得无论是否存在部分熔断的熔断丝元件，而去掉了通往地的电流路径。所以，电路100就象是熔断丝元件110已经完全熔断一样，而这实际上则不是这样。

Claims (10)

1．一种熔断丝电路，其特征在于，具有第一端和第二端的可熔断链路；
第一和第二反相器，所述反相器中的每一个具有一个与所述第二端耦合的输入，所述第一反相器具有一个第一输出，所述第二反相器具有一个第二输出，所述第一和第二输出中的每一个具有一个第一逻辑电位和一个第二逻辑电位；
耦合在一地线和所述第一端之间的第一开关，所述第一开关具有耦合用来接收所述第一输出的控制端，并具有当所述第一输出处于所述第一逻辑电位时的导通状态；以及
耦合在一电源线和所述第二端之间的第二开关，所述第二开关具有耦合用来接收所述第二输出的控制端，并具有当所述第二输出处于所述第二逻辑电位时的导通状态。
2．如权利要求1所述的熔断丝电路，其特征在于，它还包括一个耦合在所述电源线和所述第一开关的所述控制端之间的第一电容器，和一个耦合在所述地线与所述第二开关的所述控制端之间的第二电容器。
3．如权利要求1所述的熔断丝电路，其特征在于，所述第一开关是一个P沟道晶体管，而所述第二开关是一个N沟道晶体管。
4．如权利要求1所述的熔断丝电路，其特征在于，所述第一反相器包括一个串联连接的N沟道晶体管和P沟道晶体管，所述N沟道晶体管的W/L比小于所述P沟道晶体管的W/L。
5．如权利要求4所述的熔断丝电路，其特征在于，所述第二反相器包括一个串联连接的N沟道晶体管和至少一个P沟道晶体管，所述N沟道晶体管的W/L比大于所述至少一个P沟道的晶体管。
6．一种熔断丝电路，其特征在于，它包含：
与一电源耦合的电源端；
与地电位耦合的接地端；
第一导通类型的具有第一端、第二端和栅极端的第一晶体管，所述第一端与所述电源端耦合；
具有第一端和第二端的熔断丝元件，所述第一端与所述第一晶体管的所述第二端耦合；
第二导通类型的具有第一端、第二端和栅极端的第二晶体管，所述第二端与所述熔断丝元件的所述第一端耦合，所述第一端与所述接地端耦合；
具有与所述熔断丝元件的所述第一端耦合的输入端和与所述第二晶体管的所述栅极端耦合的输出端的反相器；
每一个均为所述第一导通类型的并具有第一、第二和栅极端的第三和第四串联耦合的晶体管，所述第三和第四晶体管耦合在所述电源端和所述第一晶体管的所述栅极端之间，所述第三和第四晶体管的所述栅极端与所述熔断丝元件的所述第一端耦合；以及
所述第二导通类型的具有第一端、第二端和栅极端的第五晶体管，所述第二端耦合在所述熔断丝元件的所述第一端和所述接地端之间。
7．如权利要求6所述的熔断丝电路，其特征在于，所述反相器包括一P沟道晶体管和一N沟道晶体管，所述P沟道晶体管的W/L比小于所述N沟道晶体管的W/L。
8．如权利要求7所述的熔断丝电路，其特征在于，它还包括一个耦合在所述电源端和所述第二晶体管的所述栅极端之间的电容器。
9．如权利要求6所述的熔断丝电路，其特征在于，所述第三和第四晶体管中的每一个具有比所述第五晶体管小的W/L比。
10．如权利要求9所述的熔断丝电路，其特征在于，它还包括一个耦合在所述第一晶体管的所述栅极端和所述接地端之间的电容器。
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