DE112007001308T5

DE112007001308T5 - Verfahren und System zum Vorsehen einer Ladungspumpe für Anwendungen mit sehr niedriger Spannung

Info

Publication number: DE112007001308T5
Application number: DE112007001308T
Authority: DE
Inventors: Emmanuel Racape
Original assignee: Atmel Corp
Current assignee: Atmel Corp
Priority date: 2006-06-07
Filing date: 2007-06-05
Publication date: 2009-04-16
Anticipated expiration: 2027-06-06
Also published as: US20070285150A1; US7855591B2; DE112007001308B4; CN101460903B; TWI355667B; CN101460903A; TW200802398A; WO2007146002A2; WO2007146002A3

Abstract

System zum Liefern einer Ausgangsspannung, die größer ist als eine Spannung, die von einer Spannungsversorgung bei einem Halbleiterbauelement bereitgestellt wird, wobei das System aufweist:
mindestens einen Taktgeber, der eine Vielzahl von Taktsignalen vorsieht;
eine erste Stufe mit mindestens einem ersten Pumpknoten, mindestens einem Pumpkondensator, der mit dem mindestens ersten Pumpknoten gekoppelt ist, mindestens einem Bauelement, das mit dem mindestens einen Pumpknoten gekoppelt ist, und mindestens einem ersten und einem zweiten Hilfskondensator zum Vorsehen einer Unterschwingung für das mindestens eine Bauelement für mindestens einen Wert der Vielzahl von Taktsignalen, wobei der mindestens eine Hilfskondensator und der mindestens eine Pumpkondensator einen ersten Teil der Vielzahl von Taktsignalen empfangen; und
eine zweite Stufe, die mit der ersten Stufe gekoppelt ist und mindestens einen zweiten Pumpknoten aufweist, wobei der mindestens eine Taktgeber den ersten Teil der Vielzahl von Taktsignalen zur ersten Stufe und einen zweiten Teil der Vielzahl von Taktsignalen zur...

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft die Halbleitertechnologie und insbesondere die Erzeugung einer höheren Spannung bei Niederspannungsbauelementen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Es kann erwünscht sein, dass Halbleiterbauelemente wie z. B. EEPROMs oder Flash-Bauelemente unter Verwendung einer Spannungsversorgung betrieben werden, die eine niedrigere Versorgungsspannung liefert. Die niedrigere Versorgungsspannung ermöglicht, dass das Bauelement weniger Leistung verbraucht und auf kleinere Geometrien verkleinert werden kann. Niedrigere Spannungen sind beispielsweise für Anwendungen wie z. B. EEPROMs, die in Chipkarten verwendet werden, erwünscht. Obwohl niedrigere Versorgungsspannungen für die Halbleiterbauelemente erwünscht sind, können höhere Spannungen für bestimmte Operationen erwünscht sein. Eine Spannung, die höher ist als die Versorgungsspannung, kann beispielsweise für Operationen wie z. B. Programmieren von Speicherzellen erforderlich sein. Um die höheren Spannungen zu erhalten, kann eine konventionelle Ladungspumpe verwendet werden.
1 stellt eine konventionelle Ladungspumpe 10 dar, die verwendet werden kann, um Spannungen über die Versorgungsspannung zu erhöhen oder eine Spannung mit umgekehrter Polarität zu liefern. Die konventionelle Ladungspumpe 10 umfasst eine konventionelle Kondensator-Dioden-Leiter 12 und einen konventionellen Oszillator 20, der mit einer Spannungsversorgung 22 gekoppelt ist. Die konventionelle Kondensator-Dioden-Leiter 12 umfasst Kondensator-Dioden-Paare 13 (mit einem Kondensator 14 und einer Diode 24), 15 (mit einem Kondensator 16 und einer Diode 26) und 17 (das einen Kondensator 18 und eine Diode 28 umfasst). Der konventionelle Oszillator 20 gibt Taktsignale CLK und CLKB aus. Die Dioden 24, 26 und 28 sind typischerweise NMOS-Bauelemente, die als Dioden dienen. Das Signal CLKB ist das Inverse des Signals CLK.
Auf der Basis der Signale CLK und CLKB laden sich die Kondensator-Dioden-Paare 13, 15 und 17 abwechselnd auf ungefähr die Versorgungsspannung auf und entladen sich. Das Kondensator-Dioden-Paar 13 lädt beispielsweise den Kondensator 14 auf, entlädt dann den Kondensator 14 und überträgt die Energie zum nächsten Kondensator-Dioden-Paar 15. Das Aufladen und Entladen der Kondensatoren 14, 16 und 18 in der Kondensator-Dioden-Leiter 12 ermöglicht, dass Energie zwischen den Kondensator-Dioden-Paaren 13, 15 und 17 übertragen und ausgegeben wird. Diese Energie wird auch am Ausgang 30 der konventionellen Ladungspumpe 10 durch einen Ausgangsstrom übertragen, der am Ausgang 30 geliefert wird. Die konventionelle Ladungspumpe 10 weist eine Verstärkung pro Kondensator-Dioden-Paar von V_dd-V_t auf, wobei V_dd die Versorgungsspannung und V_t die chwellenspannung der NMOS-Bauelemente 24, 26 und 28 ist. Folglich kann eine Spannung über jener der konventionellen Spannungsversorgung 22 geliefert werden.
Obwohl die konventionelle Ladungspumpe 10 funktioniert, wird ein üblicher Fachmann leicht erkennen, dass die konventionelle Ladungspumpe 10 signifikante Nachteile aufweisen kann, insbesondere für niedrigere Versorgungsspannungen. Die Anzahl von Kondensator-Dioden-Paaren, wie z. B. der Kondensator-Dioden-Paare 13, 15 und 17, die in Kaskade geschaltet werden können, ist durch den Betrag der Spannungsabfallerhöhung zwischen dem Sourcepol und der Masse eines NMOS-Bauelements in den Kondensator-Dioden-Paaren 13, 15 und 17 begrenzt. Dieser Abfall führt zu einer drastischen Erhöhung der Schwellenspannung in den Endstufen. Folglich kann eine begrenzte Anzahl von Kondensator-Dioden-Paaren und daher eine begrenzte Verstärkung erreicht werden. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass für eine hohe Spannung bestimmte Transistoren mit dickem Oxid erforderlich sind, um einem großen Spannungsabfall zwischen dem Gate und der Masse zuverlässig standzuhalten. Folglich können Niederspannungs-Standardbauelemente mit dünnem Oxid, die einem maximalen Abfall von V_dd standhalten können, nicht bei der konventionellen Ladungspumpe 10 verwendet werden. Wenn sie bei Anwendungen unter Verwendung einer niedrigen Versorgungsspannung verwendet wird, liefert die Ladungspumpe 10 überdies einen niedrigeren Ausgangsstrom aus dem Ausgang 30, da die Ladung mit einer niedrigeren Rate aus der Kondensator-Dioden-Leiter 12 ausgegeben wird. Ferner kann die hohe Spannung von der konventionellen Ladungspumpe 10 in der Größenordnung der Durchbruchspannung von Bauelementen liegen, an die die Spannung angelegt wird, was eine Durchbruchableitung induziert. Wenn der Ausgangsstrom der konventionellen Ladungspumpe 10 abnimmt, wird der Effekt der Ableitung markanter. Folglich kann die Fähigkeit der konventionellen Ladungspumpe 10, einen ausreichenden Ausgangsstrom in Kombination mit einer hohen Spannung zu liefern, nachteilig beeinflusst werden.
Was folglich erforderlich ist, ist ein verbessertes Verfahren und System zum Liefern einer Spannung, die höher ist als die Versorgungsspannung, insbesondere bei Bauelementen mit niedrigerer Versorgungsspannung. Die vorliegende Erfindung wendet sich einem solchen Bedarf zu.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren und ein System zum Liefern einer Ausgangsspannung, die größer ist als eine durch eine Spannungsversorgung bei einem Halbleiterbauelement gelieferte Spannung, bereit. Das Verfahren und System umfassen das Liefern einer Vielzahl von Taktsignalen, das Vorsehen einer ersten Stufe und das Vorsehen einer zweiten Stufe. Die erste Stufe umfasst mindestens einen ersten Pumpknoten, mindestens einen Pumpkondensator, der mit dem mindestens ersten Pumpknoten gekoppelt ist, mindestens ein Bauelement, das mit dem mindestens einen Pumpknoten gekoppelt ist, und mindestens einen ersten und einen zweiten Hilfskondensator zum Vorsehen einer Unterschwingung für das mindestens eine Bauelement für mindestens einen Wert der Vielzahl von Taktsignalen. Der mindestens eine Hilfskondensator und der mindestens eine Pumpkondensator empfangen den ersten Teil der Vielzahl von Taktsignalen. Die zweite Stufe umfasst mindestens einen zweiten Pumpknoten. Ein erster Teil der Vielzahl von Taktsignalen wird zur ersten Stufe geliefert, während ein zweiter Teil der Vielzahl von Taktsignalen zur zweiten Stufe geliefert wird. Die erste Stufe und die zweite Stufe sind so konfiguriert, dass sie sich auf der Basis der Vielzahl von Taktsignalen abwechselnd aufladen und vollständig entladen.
Gemäß dem hierin offenbarten Verfahren und System liefert die vorliegende Erfindung eine höhere Spannung bei Niederspannungsbauelementen, wie z. B. EEPROMS mit niedrigerer Spannung. Insbesondere können das Verfahren und das System zum Liefern von Spannungen dienen, die sich der Schwellenspannung des mindestens einen Bauelements nähern.
KURZBESCHREIBUNG DER VERSCHIEDENEN ANSICHTEN DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Diagramm, das eine konventionelle Ladungspumpe darstellt.
2 ist ein Diagramm einer Ladungspumpe zur Verwendung bei niedrigeren Versorgungsspannungen.
3 ist ein Diagramm von Taktsignalen für die Ladungspumpe zur Verwendung mit niedrigeren Versorgungsspannungen.
4 ist ein Diagramm, das ein Ausführungsbeispiel eines Systems gemäß der vorliegenden Erfindung zum Liefern einer Spannung, die höher ist als eine Versorgungsspannung, darstellt.
5 ist ein Diagramm, das ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Systems gemäß der vorliegenden Erfindung zum Liefern einer Spannung, die höher ist als eine Versorgungsspannung, bei sehr niedrigen Versorgungsspannungen darstellt.
6 ist ein Diagramm, das Taktsignale für ein Ausführungsbeispiel eines Systems gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
7 ist ein Diagramm, das ein Ausführungsbeispiel eines Bauelements unter Verwendung von mehreren Systemen gemäß der vorliegenden Erfindung zum Liefern einer Spannung, die höher ist als eine Versorgungsspannung, darstellt.
8 ist ein Ablaufplan, der ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung zum Vorsehen eines Systems zum Liefern einer Spannung, die höher ist als eine Versorgungsspannung, darstellt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft die Halbleiterbearbeitung. Die folgende Beschreibung wird dargeboten, um einem üblichen Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung durchzuführen und zu verwenden, und wird im Zusammenhang mit einer Patentanmeldung und ihren Anforderungen bereitgestellt. Verschiedene Modifikationen an den bevorzugten Ausführungsbeispielen und den allgemeinen Prinzipien und Merkmalen, die hierin beschrieben werden, sind für Fachleute leicht ersichtlich. Folglich soll die vorliegende Erfindung nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele begrenzt werden, sondern ihr soll der breiteste Umfang, der mit den hierin beschriebenen Prinzipien und Merkmalen konsistent ist, eingeräumt werden.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren und ein System zum Liefern einer Ausgangsspannung, die größer ist als eine durch eine Spannungsversorgung bei einem Halbleiterbauelement gelieferte Spannung, bereit. Das Verfahren und System umfassen das Liefern einer Vielzahl von Taktsignalen, das Vorsehen einer ersten Stufe und das Vorsehen einer zweiten Stufe. Die erste Stufe umfasst mindestens einen ersten Pumpknoten, mindestens einen Pumpkondensator, der mit dem mindestens ersten Pumpknoten gekoppelt ist, mindestens ein Bauelement, das mit dem mindestens einen Pumpknoten gekoppelt ist, und mindestens einen Hilfskondensator zum Vorsehen einer Unterschwingung für das mindestens eine Bauelement für mindestens einen Wert der Vielzahl von Taktsignalen. Der mindestens eine Hilfskondensator und der mindestens eine Pumpkondensator empfangen den ersten Teil der Vielzahl von Taktsignalen.
Die zweite Stufe umfasst mindestens einen zweiten Pumpknoten. Ein erster Teil der Vielzahl von Taktsignalen wird zur ersten Stufe geliefert, während ein zweiter Teil der Vielzahl von Taktsignalen zur zweiten Stufe geliefert wird. Die erste Stufe und die zweite Stufe sind so konfiguriert, dass sie auf der Basis der Vielzahl von Taktsignalen abwechselnd aufgeladen und vollständig entladen werden.
Die vorliegende Erfindung wird hinsichtlich eines Halbleiterbauelements mit speziellen Komponenten beschrieben. Ein Durchschnittsfachmann wird jedoch leicht erkennen, dass das Verfahren und System gemäß der vorliegenden Erfindung andere Komponenten verwenden können, die mit der vorliegenden Erfindung konsistent sind. Die vorliegende Erfindung wird auch im Zusammenhang mit dem Liefern einer Spannung, die höher ist als die Versorgungsspannung, beschrieben. Ein Durchschnittsfachmann wird jedoch leicht erkennen, dass das Verfahren und System verwendet werden können, um Spannungen mit umgekehrter Polarität zu liefern.
2 ist ein Diagramm einer Ladungspumpe 50 zur Verwendung bei niedrigeren Versorgungsspannungen. Die Ladungspumpe 50 ist ein Schema, das vorgeschlagen wurde, um die Unfähigkeit von konventionellen Ladungspumpen, wie z. B. der Ladungspumpe 10, nach Wunsch bei niedrigen Versorgungsspannungen zu arbeiten, anzusprechen. Die Ladungspumpe 50 umfasst Pumpkondensatoren 60 und 74, Hilfskondensatoren 68 und 72, PMOS-Bauelemente 62, 64, 66, 70, 74, 76, einen Eingang 84 und einen Ausgang 86. Außerdem verwendet die Ladungspumpe 50 Eingänge 52, 54, 56 und 58 für das vierphasige Taktsignal. 3 stellt die Taktsignale 90, 92, 94 und 96 dar. Der Eingang 84 empfängt eine Eingangsspannung V_in, die vorzugsweise die Versorgungsspannung V_dd ist.
Unter Verwendung der vier Phasentaktsignale 90, 92, 94 und 96 können die Begrenzungen für die Verstärkung pro Stufe aufgrund der Schwellenspannung und des Body-Effekts der PMOS-Bauelemente 62, 64, 66, 70, 74 und 76 wesentlich verringert oder beseitigt werden. Im Betrieb wird ein maximaler Spannungsabfall, der niedriger ist als die Versorgungsspannung V_dd, an den PMOS-Bauelementen 62, 64, 66, 70, 74 und 76 aufrechterhalten. Folglich kann die Ladungspumpe 50 eine Verstärkung erzeugen, die sehr nahe V_dd liegt. Die Verstärkung pro Stufe der Ladungspumpe 50 ist folglich nur durch parasitäre Effekte begrenzt. Außerdem vermeiden die PMOS-Bauelemente 62, 64, 66, 70, 74 und 76 Begrenzungen aufgrund des Schwellenspannungsabfalls und Body-Effekts in NMOS-Bauelementen, da solche Begrenzungen bei PMOS-Bauelementen 62, 64, 66, 70, 74 und 76 nicht vorhanden sind. Ferner übersteigt die Spannungsdifferenz zwischen allen Knoten der PMOS-Bauelemente V_dd an der Ladungspumpe 50 nicht. Folglich sind dicke Gateoxide oder Dreifachpotentialmulden für die Ladungspumpe 50 nicht erforderlich.
Obwohl die Ladungspumpe 50 funktioniert, wird ein Durchschnittsfachmann erkennen, dass eine untere Grenze für die Versorgungsspannungen besteht, mit denen die Ladungspumpe 50 nach Wunsch funktioniert. Für die Ladungspumpe 50 gelten die folgenden Bedingungen: V_Gate-Source Bauelement 62 > V_t, was bedeutet, dass V_{Knoten 84} – V_Knoten ₆₇ > V_t, wobei V_t die Schwellenspannung eines PMOS-Bauelements 62, 64, 66, 70, 74 oder 76 ist. Diese Bedingungen sind analog zu V_{Gate-Source
Bauelement} ₇₄ > V_t und V_Knoten ₈₄ – V_Knoten ₇₁ > V_t. Wenn die Taktsignale 90 und 92 niedrig sind, ist die Spannung am Knoten 82 folglich V_in und die Spannung am Knoten 67 ist V_in + V_t – V_dd·C_r, wobei C_r 1/(1 + C_para/C_Kondensator ₆₈ ) ist und C_para die gesamte parasitäre Kapazität am Knoten 67 ist. Damit die obigen Bedingungen erfüllt sind, gilt V_dd > 2·V_t·(1 + C_para/C_aux). Wenn die parasitäre Kapazität niedrig ist, dann kann die Versorgungsspannung, mit der die Ladungspumpe 50 verwendet werden kann, nicht höher als ungefähr 2·V_t sein. Somit ist die untere Grenze für die Versorgungsspannung V_dd für die Ladungspumpe 50 ungefähr 2·V_t. Diese untere Grenze für die Versorgungsspannung, bei der die Ladungspumpe 50 funktioniert, kann höher sein als es für einige Anwendungen erwünscht ist.
Wenn das Signal 90 oder 94 niedrig ist bzw. das Signal 92 oder 96 hoch ist, kann überdies die Entladung der Spannung am Knoten 67 bzw. am Knoten 71 unvollständig sein. Dies liegt daran, dass der Knoten 71 eine Spannung von V_in + V_t aufweist. Da das Entladen des Knotens 67 oder 71 unvollständig ist, kann die Fähigkeit der Ladungspumpe 50 bei niedrigen Versorgungsspannungen weiter beeinträchtigt werden.
Außerdem wird ein Durchschnittsfachmann erkennen, dass es erwünscht ist, dass die Ladungspumpe 50 in Speichern mit Zellen verwendet wird, die durch einen relativ großen Kriechstrom gekennzeichnet sein können. Folglich ist es erwünscht, über den Ausgang 86 einen größeren Ausgangsstrom zu liefern. In dem Fall, in dem V_dd = 1 Volt und V_t ungefähr 0,4 Volt ist, kann die Ladungspumpe 50 an oder nahe ihrer Betriebsgrenze liegen. Folglich kann die Ladungspumpe 50 außerstande sein, den gewünschten Ausgangsstrom zu liefern. Folglich ist es immer noch erwünscht, einen Mechanismus zum Liefern einer Spannung, die höher ist als die Versorgungsspannung, bei Bauelementen mit einer sehr niedrigen Versorgungsspannung bereitzustellen.
Um die vorliegende Erfindung spezieller zu beschreiben, wird auf 4 Bezug genommen, die ein Ausführungsbeispiel eines Systems 100 gemäß der vorliegenden Erfindung zum Liefern einer Spannung, die höher ist als eine Versorgungsspannung, darstellt. Das System 100 ist vorzugsweise eine Ladungspumpe. Das System 100 umfasst einen Eingang 102, einen Ausgang 104, eine erste Stufe 110 und eine zweite Stufe 140, die durch einen Taktgeber 170 angesteuert werden. Der Taktgeber liefert eine Vielzahl von Taktsignalen, die verwendet werden, um die erste Stufe 110 und die zweite Stufe 140 anzusteuern. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden sechs Taktsignale verwendet.
Die erste Stufe 110 umfasst mindestens einen Pumpknoten 114, der vorzugsweise mit einem Pumpkondensator (nicht dargestellt) gekoppelt ist. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst die erste Stufe auch (einen) Hilfskondensator(en) 121 und ein Bauelement 126, das vorzugsweise ein Bauelement vom P-Typ ist. Die erste Stufe ist derart konfiguriert, dass sich der Pumpknoten 114 in Reaktion auf einen ersten Teil der Vielzahl von Taktsignalen, die durch den Taktgeber 170 geliefert werden, auflädt und vollständig entlädt. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird dies unter Verwendung des Hilfskondensators (der Hilfskondensatoren) 121 erreicht, um die Spannung am Gate des Bauelements 126 während eines Teils der Periode der Taktsignale zu unterschreiten. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Bauelement 130 auch ein Bauelement vom P-Typ.
Die zweite Stufe 140 ist analog zur ersten Stufe 110 und mit dieser gekoppelt. Folglich umfasst die zweite Stufe 140 mindestens einen Pumpknoten 144, der vorzugsweise mit einem Pumpkondensator (nicht dargestellt) gekoppelt ist. Die zweite Stufe 140 umfasst vorzugsweise auch (einen) Hilfskondensator(en) 151 sowie ein Bauelement 156, das vorzugsweise ein Bauelement vom P-Typ ist. Die zweite Stufe ist derart konfiguriert, dass sich der Pumpknoten 144 in Reaktion auf einen ersten Teil der Vielzahl von Taktsignalen, die durch den Taktgeber 170 geliefert werden, auflädt und vollständig entlädt. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird das vollständige Entladen des Knotens (der Knoten) 158 unter Verwendung des Hilfskondensators (der Hilfskondensatoren) 162 erreicht, um die Spannung am Gate des Bauelements 156 während eines Teils der Periode der Taktsignale zu unterschreiten. Außerdem sind die erste Stufe 110 und die zweite Stufe 140 dazu ausgelegt, die Pumpknoten 114 bzw. 144 in Reaktion auf die Taktsignale vom Taktgeber 170 abwechselnd aufzuladen und vollständig zu entladen.
Aufgrund der Konfiguration der Stufen 110 und 140 sowie der Taktsignale vom Taktgeber 170 kann eine hohe Verstärkung pro Stufe erreicht werden. Diese Verstärkung kann hauptsächlich durch parasitäre Effekte begrenzt sein. Außerdem kann eine Verschlechterung der gelieferten Spannung aufgrund der Schwellenspannung der Bauelemente 126 und 156 vermieden werden. Folglich kann das System 100 bei sehr niedrigen Versorgungsspannungen verwendet werden. Insbesondere kann das System 100 für Versorgungsspannungen, die größer sind als, aber sich der Schwellenspannung des Bauelements 126 oder 156 nähern, nach Wunsch funktionieren. Für die Ladungspumpe 50 ist die Versorgungsspannung für den gewünschten Betrieb beispielsweise ungefähr 2V_t. Im Gegensatz dazu kann das System 100 für eine Versorgungsspannung von ungefähr V_t nach Wunsch arbeiten. Außerdem wird die Verstärkung für das System 100 derart optimiert, dass V_out = V_in + V_dd. Bei sehr niedrigen Spannungen kann das System 100 folglich die gewünschte hohe Spannung mit ausreichendem Ausgangsstrom liefern.
5 ist ein Diagramm, das ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Systems 100' gemäß der vorliegenden Erfindung zum Liefern einer Spannung, die höher ist als eine Versorgungsspannung, darstellt. Der Deutlichkeit halber ist der Taktgeber 170 nicht explizit gezeigt. Nur die gelieferten Signale sind angegeben. Das System 100' umfasst einen Eingang 102', der das Signal V_in empfängt, einen Ausgang 104' und Stufen 110' und 140'. Das System 100' ist eine Ladungspumpe 100'. Die Stufe 110' der Ladungspumpe 100' umfasst einen Pumpkondensator 112, Hilfskondensatoren 122 und 132, PMOS-Bauelemente 118, 120, 126' und 130 sowie Eingänge 116, 134, 136 und 124. Außerdem sind die Knoten 114' und 128 auch angegeben. Die Hilfskondensatoren 122 und 132 entsprechen dem (den) Hilfskondensator(en) 121 von 4. Mit Rückbezug auf 5 umfasst die Stufe 140 der Ladungspumpe 100' einen Pumpkondensator 142, Hilfskondensatoren 152 und 162, PMOS-Bauelemente 148, 150, 156' und 160 sowie Eingänge 146, 164, 166 und 154. Die Hilfskondensatoren 152 und 162 entsprechen dem (den) Hilfskondensator(en) 151 von 4. Mit Rückbezug auf 5 sind die Knoten 144' und 158 auch angegeben. Die Eingänge 136 und 166 empfangen ein Initialisierungssignal für den Knoten 144' bzw. 114' der vorherigen Stufe 140' bzw. 110'. Außerdem sind die Komponenten 112, 118, 120, 122, 126', 130 und 132 der ersten Phase 110' vorzugsweise analog zu ihren Gegenstücken 142, 148, 150, 152, 156', 160 bzw. 162 der zweiten Phase 140' und weisen eine Größe wie diese auf.
Die Pumpkondensatoren 112 und 142 sind Kopplungskondensatoren, die vorzugsweise eine große Kapazität aufweisen und für den grundlegenden Ladungspumpvorgang verwendet werden. Bei einem Ausführungsbeispiel weisen die Pumpkondensatoren 112 und 142 folglich eine Kapazität in der Größenordnung von 4 pF auf. Die Bauelemente 120 und 150 vom P-Typ werden verwendet, um Ladung von den Knoten 114' bzw. 144' zum Ausgang 104' zu übertragen und eine Umkehrstromrückführung vom Ausgang 104 zu den Knoten 114' bzw. 144' zu verhindern. Die Bauelemente 118 und 148 vom P-Typ werden verwendet, um die Knoten 114' bzw. 144' mit dem Eingang 102 zu verbinden, wenn die Taktsignale, die in die Eingänge 116 bzw. 146 eingegeben werden, niedrig sind und folglich die Kondensatoren 112 bzw. 142 nicht gepumpt werden. Die Bauelemente 126' und 156' vom P-Typ werden verwendet, um die Gates der Bauelemente 118 bzw. 148 vom P-Typ umzuschalten, um eine Umkehrstromrückführung zum Eingang 102 zu verhindern, wenn die Pumpkondensatoren 112 bzw. 142 aufgeladen werden. Die Hilfskondensatoren 132 und 162 weisen vorzugsweise eine kleine Kapazität auf und werden verwendet, um eine Unterschwingung für das Gate der Bauelemente 126' bzw. 156' vom P-Typ zu erzeugen. Bei einem Ausführungsbeispiel weist beispielsweise jeder der Hilfskondensatoren 132 und 162 eine Kapazität in der Größenordnung von 70 fF auf, wenn die Kapazität der Pumpkondensatoren 112 und 142 in der Größenordnung von 4 pF liegt. Folglich sind die Kapazitäten der Hilfskondensatoren 132 und 162 signifikant kleiner als jene der Pumpkondensatoren 112 bzw. 142. Aufgrund der Unterschwingung für ihre Gates ist das Potential am Gate des Bauelements 126' oder 156' vom P-Typ niedriger als die Spannung am Eingang 102'. Folglich wird der Knoten 128 oder 158 vollständig an den Knoten 114' bzw. 144' entladen, wenn der zu den Eingängen 124 bzw. 152 gelieferte Takt eine fallende Flanke aufweist.
6 ist ein Diagramm, das Taktsignale 180, 181, 182, 183, 184 und 185 für ein Ausführungsbeispiel eines Systems gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. Die Taktsignale 180, 181, 182, 183, 184 und 185 variieren vorzugsweise zwischen null Volt und der Versorgungsspannung V_dd. Der Betrieb des Systems 100' wird im Zusammenhang mit den Taktsignalen 180, 181, 182, 183, 184 und 185 beschrieben. Mit Bezug auf 5 und 6 besitzen die Kondensatoren 112 und 142 vorzugsweise eine relativ große Größe, um eine größere Menge an Energie zu übertragen.
Um den Betrieb der Ladungspumpe 100' weiter zu beschreiben, kann angenommen werden, dass die Taktsignale 180 und 182 anfänglich niedrig sind, während die Taktsignale 181, 183, 184 und 185 hoch sind. Folglich liegen die Knoten 144' und 158 anfänglich auch auf V_in + V_dd, wobei V_dd die Versorgungsspannung ist. Die Knoten 161 und 131 liegen auf V_in. Der Knoten 114' liegt auf V_in. Der Knoten 128 liegt auf V_low die V_aux – C_rV_dd ist, wobei V_aux = V_in und C_r = 1/(1 + C_paraux/C_cap122), C_paraux ist die gesamte parasitäre Kapazität am Knoten 128 von den Bauelementen 118 und 126'. Außerdem empfangen die Eingänge 136 und 166 ein Initialisierungssignal. Bei Ausführungsbeispielen, bei denen mehrere Stufen 110/110' und 140/140' in Kaskade geschaltet sind, wie nachstehend beschrieben, kann das Initialisierungssignal von einer vorherigen Stufe 110/110' und 140/140' stammen. In einem solchen Fall kann das Initialisierungssignal von den Knoten stammen, die den Knoten 114' bzw. 144' einer vorherigen Stufe (nicht dargestellt) oder den Signalen 183 bzw. 180 nur für die erste Stufe entsprechen. Folglich ist das anfängliche Signal, das zum Knoten 136 geliefert wird, die Spannung am Knoten 144' – V_dd. Ebenso ist das zum Knoten 166 gelieferte anfängliche Signal die Spannung am Knoten 114' – V_dd.
Das Signal 182 schaltet auf V_dd hoch. Folglich steigt der Knoten 128 aufgrund des Kopplungskondensators 122 auf V_in an. Das Taktsignal 180 schaltet auf V_dd hoch. Folglich steigt die Spannung am Knoten 114' auf V_in + V_dd an. Ebenso steigt der Knoten 128 auf V_in + V_dd an, der mit dem Knoten 114' über das Bauelement 126' vom P-Typ verbunden ist. Zu im Wesentlichen derselben Zeit sperrt das Bauelement 150 vom P-Typ und der Knoten 161 behält seinen anfänglichen Wert von V_in bei, aber schwebt.
Als nächstes schaltet das Taktsignal 183 auf niedrig. Folglich schaltet der Knoten 144' auf V_in und der Knoten 158 schaltet über das Bauelement 156' vom P-Typ auf Vauxi, wobei V_auxi – V_in + V_t. Da der Knoten 144' auf V_in liegt, steuert das Bauelement 120 vom P-Typ durch und die Ladungsübertragung findet vom Knoten 114' zum Ausgang 104' statt. Da die Gates der Bauelemente 118 und 150 vom P-Typ mit V_in + V_dd verbunden sind, werden die Bauelemente 118 und 150 vom P-Typ gesperrt und keine umgekehrte Ladungsübertragung findet statt. Das Bauelement 130 vom P- Typ ist durchgesteuert und die Spannung am Knoten 131 ist V_in. Um die Effekte einer niedrigen V_dd zu verringern oder zu beseitigen, wird eine zweckgebundene Phase hinzugefügt, um einen kurzen Impuls mit dem Taktsignal 184 am Kopplungskondensator 162 zu erzeugen. Dies kann ermöglichen, dass die ganze Ladung vom Knoten 158 zum Knoten 144' übertragen wird. Folglich nimmt die Spannung am Knoten 158 auf V_aux ab, wobei V_aux = V_in. Folglich kann die Ladungspumpe 100' bei einer sehr niedrigen Versorgungsspannung funktionieren.
Als nächstes ändert sich die Spannung am Knoten 161 von V_in auf V_in – C₃(V_dd) während der fallenden Flanke des Taktsignals 184 und von V_in –C₃(V_dd) auf V_in während der steigenden Flanke des Taktsignals 184. Der Operator C₃ ist 1/(1 + C_parasitär/C₁₆₂), wobei C_parasitär die parasitäre Kapazität am Knoten 161 aufgrund der Bauelemente 160 und 156 vom P-Typ ist.
Während der letzten Phase schaltet das Taktsignal 185 auf niedrig. Folglich schaltet der Knoten 158 auf eine niedrige Spannung um und das Bauelement 148 vom P-Typ steuert durch. Folglich wird Ladung vom Eingang 102' zum Knoten 144' übertragen, der der nächste gepumpte Knoten ist. Folglich kann die erste Hälfte der Periode der Operation vollendet werden. Während der ersten Hälfte der Periode wird Ladung vom Knoten 114' zum Ausgang 104' und vom Eingang 102' zum Knoten 144' übertragen. Wenn diese Ladungsübertragung vollendet ist, wird eine zweite Hälfte der Periode begonnen. Die zweite Hälfte der Periode ist in Bezug auf die erste Hälfte der Periode symmetrisch. Die zweite Hälfte der Periode beginnt, wenn das Taktsignal 185 auf hoch umgeschaltet wird. Das Umschalten des Taktsignals 185 auf hoch erhöht den Knoten 158 auf V_in. Als nächstes wird das Taktsignal 183 auf hoch getaktet, um den Knoten 144' auf V_in + V_dd ebenso wie den Knoten 158 zu verstärken. Danach wird das Signal 180 auf niedrig getaktet, wobei das Bauelement 150 vom P-Typ durchgesteuert wird und die Ladungsübertragung vom Knoten 144' zum Ausgang 104' gestartet wird. Eine Unterschwingung für die Spannung am Knoten 131 wird durch Takten des Taktsignals 181 auf niedrig erzeugt, um die Ladung vom Knoten 128 zum Knoten 114' zu übertragen. Der Endteil der Periode findet statt, wenn das Taktsignal 182 auf niedrig umgeschaltet wird, um das Bauelement 118 vom P-Typ durchzusteuern. Folglich geht während dieser zweiten Hälfte der Periode Ladung vom Eingang 102' zum Knoten 114' und vom Knoten 144' zum Ausgang 104'.
Somit wird während der ersten Hälfte der Periode für die in 6 dargestellten Taktsignale Ladung vom Knoten 114' zum Ausgang 104' übertragen. Gleichzeitig empfängt der Knoten 144' Ladung vom Eingang 102'. Während der zweiten Hälfte der Periode wird Ladung vom Knoten 144' zum Ausgang 104' übertragen. Gleichzeitig empfängt der Knoten 114' Ladung vom Eingang 102'. Somit werden die Stufen 140' abwechselnd aufgeladen und entladen. Um sicherzustellen, dass die Kondensatoren 112 und 142 und folglich die Knoten 128 und 158 vollständig entladen werden, werden außerdem die Hilfskondensatoren 132 und 162 verwendet. Die Hilfskondensatoren 132 und 162 erzeugen eine Unterschwingung der Spannung an den Gates der Bauelemente 126' bzw. 156' vom P-Typ während der fallenden Flanke der Taktsignale 181 bzw. 184. Somit weisen im stationären Betrieb der Ladungspumpe 100' die Pumpknoten 114' und 144' eine Spannung auf, die sich von V_in auf V_in + C₁(V_dd) ändert, wobei C₁ 1/(1 + C_par/C₁₁₂) ist und C_par die parasitäre Kapazität am Knoten 114' aufgrund der Bauelemente 118, 120, 126' und 150 vom P-Typ ist. Wenn angenommen wird, dass die parasitäre Kapazität klein ist, dann ergibt sich die Veränderung der Spannung an den Pumpknoten 114' und 144' ungefähr von V_in zu V_dd. Somit kann die Veränderung der Spannung für die Pumpknoten 114' und 144' so groß wie möglich sein, während sichergestellt wird, dass Ladung abwechselnd von den Knoten 114' und 144' übertragen wird.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind ferner zum Erreichen der gewünschten Funktionalität die Gate-Source-Spannungen der Bauelemente 118 und 148 vom P-Typ höher als die Schwellenspannung V_t für eine sehr niedrige Versorgungsspannung. Diese Bedingung wird unter Verwendung der Bauelemente 130 und 160 vom P-Typ sowie der kleinen Hilfskondensatoren 132 und 162 erfüllt. Zwischen den fallenden Flanken der Taktsignale 180 und 182 wird ein Impuls am Taktsignal 181 vorgesehen, um die Ladungsübertragung vom Knoten 128 zum Knoten 114' bzw. vom Knoten 158 zum Knoten 144' zu ermöglichen. Während das Taktsignal 180 niedrig ist und das Taktsignal 182 hoch ist, liegt der Knoten 128 auf V_in + V_t. Vor der fallenden Flanke des Taktsignals 182 wird ein Impuls am Taktsignal 181 erzeugt, um das Potential am Knoten 128 oder 158 zu verringern. Zu einem solchen Zeitpunkt ist die Spannung am Knoten 128 oder 158 vorzugsweise V_in. Nachdem das Taktsignal 182 den Zustand auf null geändert hat, ist das Potential am Knoten 128 V_in – C_r(V_dd), wobei C_r 1/(1 + C_para128/C_aux) ist, C_para128 die parasitäre Kapazität am Knoten 128 aufgrund der Bauelemente 118 bzw. 126' ist.
Folglich kann die Bedingung für die gewünschte Funktionalität gesehen werden als: V_gs der Bauelemente 118 und 148 vom P-Typ ist größer als V_t. Außerdem gilt V_{Knoten 102} – V_Knoten
128 > V_t oder V_{Knoten 102} – U_{Knoten 158} > V_t. Im Fall, dass die Taktsignale 180 und 182 niedrig sind und dass ein Impuls für das Taktsignal 181 zwischen den fallenden Flanken der Taktsignale 180 und 182 erzeugt wird. Diese Situation führt zu V_{Knoten 128} = V_in – V_dd(C_r). Das Kombinieren dieser Bedingungen führt zum minimalen arbeitsfähigen Bereich von: V_dd > V_t(1 + C_para128/C_aux). Für kleine parasitäre Kapazitäten liegt der niedrigste Wert von V_dd sehr nahe bei V_t.
Folglich kann die Ladungspumpe 100' bei sehr niedrigen Spannungen betrieben werden, während eine höhere als die Versorgungsspannung geliefert wird. Wie vorstehend beschrieben, kann die Ladungspumpe 100' bei Versorgungsspannungen arbeiten, die sich V_t nähern, was eine Verbesserung sogar gegenüber der Ladungspumpe 50 darstellt Folglich kann die Verschlechterung aufgrund der Schwellenspannung verringert oder beseitigt werden. Die Verstärkung für die Ladungspumpe 100' wird vorzugsweise nur durch parasitäre Kapazitäten begrenzt und die optimale Verstärkung für die Ladungspumpe 100' kann bereitgestellt werden. Somit ist die Verstärkung für die Ladungspumpe 100' V_dd (V_out = V_in + V_dd). Folglich ist die Ladungspumpe 100' für Anwendungen mit sehr niedriger Spannung geeignet.
7 ist ein Diagramm, das ein Ausführungsbeispiel eines Bauelements 200 unter Verwendung von mehreren Systemen gemäß der vorliegenden Erfindung zum Liefern einer Spannung, die höher ist als eine Versorgungsspannung, darstellt. Folglich umfasst das Bauelement 200 Stufen 201, 202, 203 bis 204. Jede der Stufen 201, 202, 203 bis 204 entspricht der Ladungspumpe 100 bzw. 100'. Folglich können die Ausgangsspannungen von einer Stufe 201, 202 oder 203 in den Eingang der nächsten Stufe 202, 203 bzw. einer anderen Stufe wie z. B. der Stufe 204 eingespeist werden. Die Stufen 201, 202, 203 und 204 können durch (einen) Taktgeber (nicht dargestellt) wie z. B. den Taktgeber 170 angesteuert werden. Ferner liefert jede der Stufen 201, 202, 203 und 204 eine Verstärkung von ungefähr V_dd. Außerdem gilt die Gleichung V_out = V_in + N·C_rV_dd, wobei N die Anzahl von Stufen ist, immer noch, selbst für eine schwache Versorgungsspannung. Die Verstärkung kann somit erhöht werden, indem die Stufen 201, 202, 203 und 204 in Kaskade geschaltet werden. Folglich kann die Ladungspumpe 100/100' skalierbar sein.
8 ist ein Ablaufplan, der ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens 300 gemäß der vorliegenden Erfindung zur Bereitstellung eines Systems zum Liefern einer Spannung, die höher ist als eine Versorgungsspannung, darstellt. Der Deutlichkeit halber wird das Verfahren 300 im Zusammenhang mit dem System 100' beschrieben. Ein Durchschnittsfachmann wird jedoch erkennen, dass das Verfahren 300 mit anderen Systemen, einschließlich, jedoch nicht begrenzt auf die Systeme 100 und 200, verwendet werden kann.
Der Taktgeber 170, der die Ladungspumpe 100' ansteuert, wird über den Schritt 302 vorgesehen. Der Taktgeber sieht eine Vielzahl von Taktsignalen vor, die verwendet werden, um die erste Stufe 110' und die zweite Stufe 140' anzusteuern. Diese mehreren Taktsignale kann man sich ansonsten als Taktsignal mit mehreren separaten Phasen vorstellen. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ein Takt, der sechs Taktsignale vorsieht. Zusammen sehen die Taktsignale eine Periode des Systems 100' vor. Ferner weist jedes Taktsignal Übergänge zu verschiedenen Zeitpunkten von den restlichen Taktsignalen während der Periode auf. Ein Beispiel einer Periode der Operation ist in vorstehend beschriebener 6 gezeigt.
Die erste Stufe 110' wird über den Schritt 304 bereitgestellt. Der Schritt 304 umfasst das Vorsehen des (der) Pumpknoten(s) 114', die vorzugsweise mit einem Pumpkondensator (nicht dargestellt) gekoppelt sind. Der Schritt 304 kann auch das Vorsehen des Hilfskondensators (der Hilfskondensatoren) 122 und eines Bauelements 126', das vorzugsweise ein Bauelement vom P-Typ ist, umfassen. Die erste Stufe ist derart konfiguriert, dass der Pumpknoten 114' sich in Reaktion auf einen ersten Teil der Vielzahl von Taktsignalen, die durch den Taktgeber 170 bereitgestellt werden, auflädt und vollständig entlädt. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird dies unter Verwendung des Hilfskondensators (der Hilfskondensatoren) 132 zum Unterschwingen der Spannung am Gate des Bauelements 126' während eines Teils der Periode der Taktsignale und eines Bauelements 130, das vorzugsweise ein Bauelement vom P-Typ ist, erreicht.
Die zweite Stufe 140' wird über den Schritt 306 bereitgestellt. Der Schritt 306 ist analog zu Schritt 304, da die zweite Stufe zur ersten Stufe 110' analog ist und mit dieser gekoppelt ist. Folglich umfasst die zweite Stufe 140' mindestens einen Pumpknoten 144', der vorzugsweise mit einem Pumpkondensator gekoppelt ist. Schritt 306 umfasst somit vorzugsweise das Vorsehen eines Hilfskondensators (von Hilfskondensatoren) 152 sowie eines Bauelements 156', das vorzugsweise ein Bauelement vom P-Typ ist. Die zweite Stufe ist derart konfiguriert, dass sich der Pumpknoten 144' in Reaktion auf einen ersten Teil der Vielzahl von Taktsignalen, die durch den Taktgeber 170 bereitgestellt werden, auflädt und vollständig entlädt. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird das vollständige Entladen des (der) Pumpknoten(s) 144' unter Verwendung des Hilfskondensators (der Hilfskondensatoren) 162 zum Unterschwingen der Spannung am Gate des Bauelements 156' während eines Teils der Periode der Taktsignale und des Bauelements 160 erreicht. Außerdem sind die erste Stufe 110' und die zweite Stufe 140' dazu ausgelegt, die Pumpknoten 114' bzw. 144' in Reaktion auf die Taktsignale vom Taktgeber 170 abwechselnd aufzuladen und vollständig zu entladen. Die Schritte 304–306 können dann wahlweise wiederholt werden, um ein Halbleiterbauelement wie z. B. das Bauelement 200 vorzusehen.
Somit kann unter Verwendung des Verfahrens 300 das System 100, 100' und/oder 200 bereitgestellt werden. Folglich können die Vorteile der Systeme 100, 100' und/oder 200 erreicht werden.
Ein Verfahren und System zum Liefern einer Ausgangsspannung, die größer ist als eine Versorgungsspannung, die durch eine Spannungsversorgung in Halbleiterbauelementen wie z. B. EEPROMs geliefert wird. Die vorliegende Erfindung wurde gemäß den gezeigten Ausführungsbeispielen beschrieben und ein Durchschnittsfachmann wird leicht erkennen, dass Veränderungen an den Ausführungsbeispielen bestehen könnten und beliebige Veränderungen innerhalb des Gedankens und Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung liegen würden. Folglich können viele Modifikationen von einem Durchschnittsfachmann vorgenommen werden, ohne vom Gedanken und Schutzbereich der beigefügten Ansprüche abzuweichen.
Zusammenfassung:
VERFAHREN UND SYSTEM ZUM VORSEHEN EINER LADUNGSPUMPE FÜR ANWENDUNGEN MIT SEHR NIEDRIGER SPANNUNG
Ein Verfahren und System zum Liefern einer Ausgangsspannung, die größer ist als eine Spannung, die durch eine Spannungsversorgung bei einem Halbleiterbauelement bereitgestellt wird, werden offenbart. Das Verfahren und das System umfassen das Liefern einer Vielzahl von Taktsignalen, das Vorsehen einer ersten Stufe und das Vorsehen einer zweiten Stufe. Die erste Stufe umfasst mindestens einen ersten Pumpknoten, einen Pumpkondensator und ein Bauelement, das mit dem Pumpknoten gekoppelt ist, und ein Hilfskondensatorpaar zum Vorsehen einer Unterschwingung für das Bauelement für (einen) Wert(e) des Takts. Der Hilfs- und der Pumpkondensator empfangen einen ersten Teil der Taktsignale. Die zweite Stufe umfasst mindestens einen zweiten Pumpknoten. Der erste und der zweite Teil der Taktsignale werden zur ersten bzw. zur zweiten Stufe geliefert. Die erste Stufe und die zweite Stufe sind so konfiguriert, dass sie auf der Basis der Taktsignale abwechselnd aufgeladen und vollständig entladen werden.

Claims

System zum Liefern einer Ausgangsspannung, die größer ist als eine Spannung, die von einer Spannungsversorgung bei einem Halbleiterbauelement bereitgestellt wird, wobei das System aufweist: mindestens einen Taktgeber, der eine Vielzahl von Taktsignalen vorsieht; eine erste Stufe mit mindestens einem ersten Pumpknoten, mindestens einem Pumpkondensator, der mit dem mindestens ersten Pumpknoten gekoppelt ist, mindestens einem Bauelement, das mit dem mindestens einen Pumpknoten gekoppelt ist, und mindestens einem ersten und einem zweiten Hilfskondensator zum Vorsehen einer Unterschwingung für das mindestens eine Bauelement für mindestens einen Wert der Vielzahl von Taktsignalen, wobei der mindestens eine Hilfskondensator und der mindestens eine Pumpkondensator einen ersten Teil der Vielzahl von Taktsignalen empfangen; und eine zweite Stufe, die mit der ersten Stufe gekoppelt ist und mindestens einen zweiten Pumpknoten aufweist, wobei der mindestens eine Taktgeber den ersten Teil der Vielzahl von Taktsignalen zur ersten Stufe und einen zweiten Teil der Vielzahl von Taktsignalen zur zweiten Stufe liefert, wobei die erste Stufe und die zweite Stufe so konfiguriert sind, dass sie auf der Basis der Vielzahl von Taktsignalen abwechselnd aufgeladen und vollständig entladen werden.
System nach Anspruch 1, welches ferner einen Ausgang aufweist und wobei die erste Stufe ferner einen Initialisierungseingang der ersten Stufe, ein erstes Bauelement vom P-Typ, das mit dem ersten Hilfskondensator und dem mindestens einen Pumpknoten gekoppelt ist, ein zweites Bauelement vom P-Typ, das zwischen den mindestens einen Pumpknoten und den Ausgang gekoppelt ist, und ein drittes Bauelement vom P-Typ, das zwischen den zweiten Hilfskondensator und den Initialisierungseingang der ersten Stufe gekoppelt ist, aufweist.
System nach Anspruch 2, wobei das mindestens eine Bauelement mindestens ein Bauelement vom P-Typ aufweist, das zwischen den ersten Hilfskondensator und den zweiten Hilfskondensator und zwischen jeweils den mindestens einen Hilfskondensators und den mindestens einen Pumpknoten gekoppelt ist.
System nach Anspruch 1, wobei das Bauelement eine Schwellenspannung aufweist und wobei die durch die Spannungsversorgung gelieferte Spannung eine untere Grenze aufweist, die der Schwellenspannung entspricht.
System nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Taktsignalen sechs Taktsignale aufweist.
System nach Anspruch 1, welches ferner aufweist: mindestens eine dritte Stufe, die der ersten Stufe entspricht, wobei die dritte Stufe mit der ersten Stufe in Reihe geschaltet ist; und mindestens eine vierte Stufe, die der zweiten Stufe entspricht, wobei die vierte Stufe mit der zweiten Stufe in Reihe geschaltet ist.
System zum Liefern einer Ausgangsspannung, die größer ist als eine Spannung, die durch eine Spannungsversorgung bei einem Halbleiterbauelement bereitgestellt wird, wobei das System aufweist: eine erste Stufe mit einem ersten Pumpknoten, einem ersten Pumpkondensator, der mit dem ersten Pumpknoten gekoppelt ist, einem ersten Bauelement, das mit dem ersten Pumpknoten gekoppelt ist, und mindestens einem ersten Hilfskondensator und einem zweiten Hilfskondensator zum Vorsehen einer Unterschwingung für das erste Bauelement für mindestens einen ersten Wert der Vielzahl von Taktsignalen; eine zweite Stufe, die mit der ersten Stufe gekoppelt ist und einen zweiten Pumpknoten, einen zweiten Pumpkondensator, der mit dem zweiten Pumpknoten gekoppelt ist, ein zweites Bauelement, das mit dem zweiten Pumpknoten gekoppelt ist, und mindestens einen dritten Hilfskondensator zum Vorsehen einer Unterschwingung für das zweite Bauelement für mindestens einen zweiten Wert der Vielzahl von Taktsignalen aufweist; und mindestens einen Taktgeber, der mit der ersten Stufe und der zweiten Stufe gekoppelt ist, wobei der mindestens eine Taktgeber zum Liefern einer Vielzahl von Taktsignalen dient, wobei ein erster Teil der Vielzahl von Taktsignalen zur ersten Stufe geliefert wird und ein zweiter Teil der Vielzahl von Taktsignalen zur zweiten Stufe geliefert wird, wobei die erste Stufe und die zweite Stufe so konfiguriert sind, dass sie den ersten Pumpknoten und den zweiten Pumpknoten auf der Basis der Vielzahl von Taktsignalen abwechselnd aufladen und vollständig entladen.
System nach Anspruch 7, wobei der mindestens dritte Hilfskondensator einen dritten Hilfskondensator und einen vierten Hilfskondensator aufweist.
System nach Anspruch 8, welches ferner einen Ausgang aufweist; wobei die erste Stufe ferner einen Initialisierungseingang der ersten Stufe, ein erstes Bauelement vom P-Typ, das mit dem ersten Hilfskondensator und dem ersten Pumpknoten gekoppelt ist, ein zweites Bauelement vom P-Typ, das zwischen den ersten Pumpknoten und den Ausgang gekoppelt ist, und ein drittes Bauelement vom P-Typ, das zwischen den zweiten Hilfskondensator und den Initialisierungseingang der ersten Stufe gekoppelt ist, aufweist; und wobei die zweite Stufe ferner einen Initialisierungseingang der zweiten Stufe, ein viertes Bauelement vom P-Typ, das mit dem dritten Hilfskondensator und dem zweiten Pumpknoten gekoppelt ist, ein fünftes Bauelement vom P-Typ, das zwischen den zweiten Pumpknoten und den Ausgang gekoppelt ist, und ein sechstes Bauelement vom P-Typ, das zwischen den zweiten Hilfskondensator und den Initialisierungseingang der ersten Stufe gekoppelt ist, aufweist.
System nach Anspruch 9, wobei das erste Bauelement ein siebtes Bauelement vom P-Typ ist, das zwischen den ersten Hilfskondensator und den zweiten Hilfskondensator und zwischen jeweils den ersten und den zweiten Hilfskondensators und den Pumpknoten gekoppelt ist, und wobei das zweite Bauelement ein achtes Bauelement vom P-Typ ist, das zwischen den dritten Hilfskondensator und den vierten Hilfskondensator und zwischen jeweils den dritten und den vierten Hilfskondensators und den zweiten Pumpknoten gekoppelt ist.
Verfahren zum Liefern einer Ausgangsspannung, die größer ist als eine Spannung, die von einer Spannungsversorgung bei einem Halbleiterbauelement bereitgestellt wird, wobei das System aufweist: Vorsehen mindestens eines Taktgebers, der eine Vielzahl von Taktsignalen liefert; Vorsehen einer ersten Stufe mit mindestens einem ersten Pumpknoten, mindestens einem Pumpkondensator, der mit dem mindestens ersten Pumpknoten gekoppelt ist, mindestens einem Bauelement, das mit dem mindestens einen Pumpknoten gekoppelt ist, und mindestens einem ersten und einem zweiten Hilfskondensator zum Vorsehen einer Unterschwingung für das mindestens eine Bauelement für mindestens einen Wert der Vielzahl von Taktsignalen, wobei der mindestens eine Hilfskondensator und der mindestens eine Pumpkondensator einen ersten Teil der Vielzahl von Taktsignalen empfangen; und Vorsehen einer zweiten Stufe, die mit der ersten Stufe gekoppelt ist und mindestens einen zweiten Pumpknoten aufweist, wobei der mindestens eine Taktgeber den ersten Teil der Vielzahl von Taktsignalen zur ersten Stufe und einen zweiten Teil der Vielzahl von Taktsignalen zur zweiten Stufe liefert, wobei die erste Stufe und die zweite Stufe so konfiguriert sind, dass sie auf der Basis der Vielzahl von Taktsignalen abwechselnd aufgeladen und vollständig entladen werden.
Verfahren nach Anspruch 11, welches ferner aufweist: Vorsehen eines Ausgangs; und wobei die erste Stufe ferner aufweist Vorsehen eines Initialisierungseingangs der ersten Stufe; Vorsehen eines ersten Bauelements vom P-Typ, das mit dem ersten Hilfskondensator und dem mindestens einen Pumpknoten gekoppelt ist; Vorsehen eines zweiten Bauelements vom P-Typ, das zwischen den mindestens einen Pumpknoten und den Ausgang gekoppelt ist; und Vorsehen eines dritten Bauelements vom P-Typ, das zwischen den zweiten Hilfskondensator und den Initialisierungseingang der ersten Stufe gekoppelt ist.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das mindestens eine Bauelement mindestens ein Bauelement vom P-Typ aufweist, das zwischen den ersten Hilfskondensator und den zweiten Hilfskondensator und zwischen jeweils den mindestens einen Hilfskondensators und den mindestens einen Pumpknoten gekoppelt ist.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Bauelement eine Schwellenspannung aufweist und wobei die durch die Spannungsversorgung gelieferte Spannung eine untere Grenze aufweist, die der Schwellenspannung entspricht.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Vielzahl von Taktsignalen sechs Taktsignale aufweist.
Verfahren nach Anspruch 11, welches ferner aufweist: Vorsehen mindestens einer dritten Stufe, die der ersten Stufe entspricht, wobei die dritte Stufe mit der ersten Stufe in Reihe geschaltet ist; und Vorsehen mindestens einer vierten Stufe, die der zweiten Stufe entspricht, wobei die vierte Stufe mit der zweiten Stufe in Reihe geschaltet ist.
Verfahren zum Liefern einer Ausgangsspannung, die größer ist als eine Spannung, die durch eine Spannungsversorgung bei einem Halbleiterbauelement bereitgestellt wird, wobei das Verfahren aufweist: Vorsehen eines Ausgangs; Vorsehen einer ersten Stufe mit einem ersten Pumpknoten, einem ersten Pumpkondensator, der mit dem ersten Pumpknoten gekoppelt ist, einem ersten Bauelement vom P-Typ, das mit dem ersten Pumpknoten gekoppelt ist, einem ersten Hilfskondensator zum Vorsehen einer Unterschwingung für das erste Bauelement vom P-Typ für mindestens einen ersten Wert der Vielzahl von Taktsignalen, einem zweiten Hilfskondensator, einem Initialisierungseingang der ersten Stufe, einem zweiten Bauelement vom P-Typ, das mit dem ersten Hilfskondensator und dem ersten Pumpknoten gekoppelt ist, einem dritten Bauelement vom P-Typ, das zwischen den ersten Pumpknoten und den Ausgang gekoppelt ist, und einem vierten Bauelement vom P-Typ, das zwischen den zweiten Hilfskondensator und den Initialisierungseingang der ersten Stufe gekoppelt ist, wobei das erste Bauelement vom P-Typ zwischen den ersten Hilfskondensator und den zweiten Hilfskondensator und zwischen jeweils den ersten und den zweiten Hilfskondensator und den Pumpknoten gekoppelt ist; Vorsehen einer zweiten Stufe, die mit der ersten Stufe gekoppelt ist und einen zweiten Pumpknoten, einen zweiten Pumpkondensator, der mit dem zweiten Pumpknoten gekoppelt ist, eine fünftes Bauelement vom P-Typ, das mit dem zweiten Pumpknoten gekoppelt ist, und einen dritten Hilfskondensator zum Vorsehen einer Unterschwingung für das zweite Bauelement für mindestens einen zweiten Wert der Vielzahl von Taktsignalen und einen vierten Hilfskondensator, einen Initialisierungseingang der zweiten Stufe, ein sechstes Bauelement vom P-Typ, das mit dem dritten Hilfskondensator und dem zweiten Pumpknoten gekoppelt ist, ein siebtes Bauelement vom P-Typ, das zwischen den zweiten Pumpknoten und den Ausgang gekoppelt ist, und ein achtes Bauelement vom P-Typ, das zwischen den zweiten Hilfskondensator und den Initialisierungseingang der ersten Stufe gekoppelt ist, aufweist, wobei das fünfte Bauelement vom P-Typ zwischen den dritten Hilfskondensator und den vierten Hilfskondensator und zwischen jeweils den dritten und den vierten Hilfskondensators und den zweiten Pumpknoten gekoppelt ist; und Vorsehen mindestens eines Taktgebers, der mit der ersten Stufe und der zweiten Stufe gekoppelt ist, wobei der mindestens eine Taktgeber zum Vorsehen einer Vielzahl von Taktsignalen dient, wobei ein erster Teil der Vielzahl von Taktsignalen zur ersten Stufe geliefert wird und ein zweiter Teil der Vielzahl von Taktsignalen zur zweiten Stufe geliefert wird, wobei die erste Stufe und die zweite Stufe so konfiguriert sind, dass sie auf der Basis der Vielzahl von Taktsignalen den ersten Pumpknoten und den zweiten Pumpknoten abwechselnd aufladen und vollständig entladen.
Verfahren zum Liefern einer Ausgangsspannung, die größer ist als eine Spannung, die durch eine Spannungsversorgung bei einem Halbleiterbauelement bereitgestellt wird, wobei das Verfahren aufweist: Erzeugen einer Vielzahl von Taktsignalen; und Verwenden der Vielzahl von Taktsignalen, um eine erste Stufe und eine zweite Stufe anzusteuern, wobei ein erster Teil der Vielzahl von Taktsignalen zur ersten Stufe geliefert wird und ein zweiter Teil der Vielzahl von Taktsignalen zur zweiten Stufe geliefert wird, wobei die erste Stufe einen ersten Pumpknoten, einen ersten Pumpkondensator, der mit dem ersten Pumpknoten gekoppelt ist, ein erstes Bauelement, das mit dem ersten Pumpknoten gekoppelt ist, und mindestens einen ersten Hilfskondensator zum Vorsehen einer Unterschwingung für das erste Bauelement für mindestens einen ersten Wert der Vielzahl von Taktsignalen aufweist, wobei die zweite Stufe mit der ersten Stufe gekoppelt ist und einen zweiten Pumpknoten, einen zweiten Pumpkondensator, der mit dem zweiten Pumpknoten gekoppelt ist, ein zweites Bauelement, das mit dem zweiten Pumpknoten gekoppelt ist, und mindestens einen zweiten Hilfskondensator zum Vorsehen einer Unterschwingung für das zweite Bauelement für mindestens einen zweiten Wert der Vielzahl von Taktsignalen aufweist, wobei die erste Stufe und die zweite Stufe so konfiguriert sind, dass sie den ersten Pumpknoten und den zweiten Pumpknoten auf der Basis der Vielzahl von Taktsignalen abwechselnd aufladen und vollständig entladen.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei der mindestens erste Hilfskondensator ferner einen ersten Hilfskondensator und einen zweiten Hilfskondensator aufweist und der mindestens zweite Hilfskondensator einen dritten Hilfskondensator und einen vierten Hilfskondensator aufweist.
Verfahren nach Anspruch 19, welches ferner einen Ausgang umfasst; wobei die erste Stufe ferner einen Initialisierungseingang der ersten Stufe, ein erstes Bauelement vom P-Typ, das mit dem ersten Hilfskondensator und dem ersten Pumpknoten gekoppelt ist, ein zweites Bauelement vom P-Typ, das zwischen den ersten Pumpknoten und den Ausgang gekoppelt ist, und ein drittes Bauelement vom P-Typ, das zwischen den zweiten Hilfskondensator und den Initialisierungseingang der ersten Stufe gekoppelt ist, aufweist; und wobei die zweite Stufe ferner einen Initialisierungseingang der zweiten Stufe, ein viertes Bauelement vom P-Typ, das mit dem dritten Hilfskondensator und dem zweiten Pumpknoten gekoppelt ist, ein fünftes Bauelement vom P-Typ, das zwischen den zweiten Pumpknoten und den Ausgang gekoppelt ist, und ein sechstes Bauelement vom P-Typ, das zwischen den zweiten Hilfskondensator und den Initialisierungseingang der ersten Stufe gekoppelt ist, aufweist.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei das erste Bauelement ein siebtes Bauelement vom P-Typ ist, das zwischen den ersten Hilfskondensator und den zweiten Hilfskondensator und zwischen jeweils den ersten und den zweiten Hilfskondensators und den Pumpknoten gekoppelt ist, und wobei das zweite Bauelement ein achtes Bauelement vom P-Typ ist, das zwischen den dritten Hilfskondensator und den vierten Hilfskondensator und zwischen jeweils den dritten und den vierten Hilfskondensator und den zweiten Pumpknoten gekoppelt ist.