DE19642377A1

DE19642377A1 - Negativspannung-Treiberschaltung

Info

Publication number: DE19642377A1
Application number: DE19642377A
Authority: DE
Inventors: Jong Sang Lee
Original assignee: Hyundai Electronics Industries Co Ltd
Current assignee: SK Hynix Inc
Priority date: 1995-10-14
Filing date: 1996-10-14
Publication date: 1997-04-17
Anticipated expiration: 2016-10-15
Also published as: JPH09128984A; DE19642377B4; JP2807664B2; US5838190A; GB2306259A; GB9621077D0; GB2306259B; KR970023446A; KR100208443B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Negativspannung-Treiberschaltung und insbesondere eine solche Schaltung, mit der eine Negativspannung an die Steuerelektrode einer EEPROM Flashzelle angelegt werden kann.

Im allgemeinen wird eine negative Spannung an die Steuerelektrode einer EEPROM Flashzelle angelegt, um in der EEPROM Flashzelle gespeicherte Daten zu löschen. Um eine derartige negative Spannung zur Verfügung zu stellen, sind eine Ladungspumpe 1, die eine negative Spannung entsprechend ersten und zweiten Taktsignalen erzeugt, ein Regler 2 zum Regeln der negativen Spannung, ein Durchlaß- oder Paßtransistor T zum Anlegen der negativen Spannung an einer Steuerelektrode G der EEPROM Flashzelle und eine Treiberschaltung 3 erforderlich, um den Transistor T entsprechend den ersten und zweiten Taktsignalen zu steuern, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist.

Die Negativspannung-Treiberschaltung nach Fig. 1 wird anhand von Fig. 2 und 6 nachfolgend weiter erläutert. Nach Fig. 2 liegt das erste Taktsignal CK1, vgl. Fig. 6, an einem Pumpkondensator M3 an, während das zweite Taktsignal an einem Pumpkondensator M4 anliegt. Der Phasenunterschied zwischen dem ersten Taktsignal CK1 und dem zweiten Taktsignal CK2 beträgt 180°, wie dies in Fig. 6 zu sehen ist.

Die Transistoren M1 und M2 werden abwechselnd in Abhängigkeit von den ersten und zweiten Taktsignalen CK1 und CK2, die die Pumpkondensatoren M3 bzw. M4 passiert haben, eingeschaltet, so daß die an einer Eingangsklemme in angelegte negative Spannung zu einer Ausgangsklemme out geführt wird, mit der ein Lastkondensator C2 verbunden ist. Eine Spannung, die durch die Pumpkondensatoren M3 und M4 angekoppelt ist, ändert sich, da der Pumpkondensator M4 direkt mit der Ausgangsklemme out verbunden ist. Ferner wird die Schwellenspannung der PMOS Transistoren M1 und M2 heraufgesetzt, da die PMOS Transistoren M1 und M2 durch den Bodyeffekt beeinflußt werden. Wenn ferner eine derartige Schwellenspannung größer als die Kopplungsspannung ist, die durch das Kopplungsverhältnis der Pumpkondensatoren M3 und M4 und des Lastkondensators C2 bestimmt ist, werden die PMOS Transistoren M1 und M2 nicht eingeschaltet und wird die Ausgangsspannung der Ladungspumpe nicht an die Ausgangsklemme out geleitet, so daß der Ausgang der Negativspannung- Treiberschaltung in einen Sättigungszustand versetzt wird. Wenn die Kapazität des Lastkondensators C2 ferner größer als die der Pumpkondensatoren M3 und M4 ist und der r-Effekt der Durchlaßtransistoren M1 und M2 groß ist, gelangt der Ausgang der Negativspannungs-Treiberschaltung ebenfalls in einen Sättigungszustand, bevor der Ausgang der Treiberschaltung auf ein gewünschtes Spannungsniveau abgefallen ist. Infolge davon kann das Problem auftreten, daß der Ausgang der Treiberschaltung von der Kapazität des Lastkondensators C2 abhängt. Auch ist es nachteilig, daß der Ausgang der Negativspannung-Treiberschaltung von der Versorgungsspannung Vcc abhängt, da die Kopplungsspannung durch das Taktsignal verändert wird.

Ein Ziel der Erfindung ist daher die Schaffung einer Negativspannung-Treiberschaltung, die es ermöglicht, eine hochgradig stabile Negativspannung an die Steuerelektrode einer EEPROM Flashzelle unabhängig von der Kapazität eines Lastkondensators und unabhängig von der Versorgungsspannung anzulegen.

Die Negativspannung-Treiberschaltung nach der Erfindung, mit der dieses Ziel erreicht wird, zeichnet sich aus durch: ein zwischen einer Eingangsklemme und einer Ausgangsklemme angeschlossenes Schaltelement, wobei die Eingangsklemme mit irgendeinem Knoten einer Ladungspumpe verbunden ist, eine Crosslatch-Pumpschaltung zur Steuerung des Schaltelementes entsprechend einem ersten Taktsignal und einem zweiten Taktsignal und zur Aufrechterhaltung einer Ausgangsspannung, die niedriger als die der Ladungspumpe ist, und einen Kondensator zur Bewirkung eines Pumpbetriebes entsprechend dem ersten Taktsignal, wenn die Ausgangsklemme gegenüber der Eingangsklemme isoliert ist. Bezüglich weiterer Aspekte der Erfindung wird auf die Patentansprüche verwiesen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsformen und der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm zur Erläuterung des Aufbaues einer Negativladungspumpe,

Fig. 2 das Blockdiagramm einer herkömmlichen Negativspannung-Treiberschaltung,

Fig. 3 das Blockdiagramm einer Negativspannung- Treiberschaltung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 4 das Blockdiagramm einer Negativspannung- Treiberschaltung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 5 das Blockdiagramm einer Negativspannung- Treiberschaltung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 6 ein Schaubild mit Kurvenverläufen zur Erläuterung der Negativspannung-Treiberschaltungen nach Fig. 2, 3, 4 und 5,

Fig. 7 ein Schaubild mit Kurvenverläufen zur Erläuterung einer bekannten Negativspannung-Treiberschaltung,

Fig. 8A ein Schaubild mit einem Kurvenverlauf zur Darstellung des Ausgangs an einem Regler gemäß Fig. 1, und

Fig. 8B ein Schaubild mit einem Kurvenverlauf zur Darstellung des Ausganges einer Negativspannung- Treiberschaltung gemäß der Erfindung.

In der Zeichnung tragen gleiche Teile die gleichen Bezugszeichen.

Fig. 3 zeigt eine Negativspannung-Treiberschaltung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung.

Nach Fig. 3 ist ein PMOS Transistor M1 zwischen einer Eingangsklemme in und einem Knoten N1 angeschlossen. Ein Pumpkondensator M4 ist zwischen dem Knoten N1 und einer ersten Takteingangsklemme K1 angeschlossen. Ein PMOS Transistor M2 ist zwischen der Eingangsklemme in und einem Knoten N2 angeschlossen. Ein Pumpkondensator M5 ist zwischen dem Knoten N2 und einer zweiten Takteingangsklemme K2 angeschlossen. Die Steuerelektrode des PMOS Transistors M1 ist mit dem Knoten N2 verbunden, während die Steuerelektrode des PMOS Transistors M2 mit dem Knoten N1 verbunden ist. Ein PMOS Transistor M3 ist zwischen der Eingangsklemme in und einer Ausgangsklemme out angeschlossen, wobei die Steuerelektrode des PMOS Transistors M3 mit dem Knoten N2 verbunden ist. Ein Pumpkondensator M6 ist zwischen der ersten Takteingangsklemme K1 und der Ausgangsklemme out angeschlossen. Die Pumpkondensatoren M4, M5 und M6 bestehen jeweils aus einem PMOS Transistor. Die PMOS Transistoren M1 und M2 und die Pumpkondensatoren M4 und M5 werden als Crosslatch-Pumpschaltung betrieben. Insbesondere werden die PMOS Transistoren M1 und M2 als PMOS Latch- oder Halteschaltung betrieben.

Der elektrische Betrieb der Anordnung nach Fig. 3 wird nachfolgend anhand von Fig. 6 erläutert. Ein erstes Taktsignal CK1 liegt an der ersten Takteingangsklemme K1 an, während ein zweites Taktsignal CK2 an der zweiten Takteingangsklemme K2 anliegt. Kommt das erste Taktsignal CK1 von einem niedrigen Niveau auf ein hohes Niveau und das zweite Taktsignal CK2 von einem hohen Niveau auf ein niedriges Niveau, wird der Transistor M3 eingeschaltet, wodurch die Eingangsklemme in mit der Ausgangsklemme out in Verbindung kommt. Die Ausgangsklemme out wird daher zur Eingangsklemme in entladen und die Ausgangsspannung herabgesetzt, da der Phasenunterschied zwischen Eingang und Ausgang 180° beträgt. Der Transistor M1 wird ebenfalls eingeschaltet, wodurch der Knoten N1 entladen wird.

Wenn das Niveau des ersten Taktsignales CK1 von hoch auf tief und das Niveau des zweiten Taktsignales CK2 von tief auf hoch gelangt, wird der Transistor M2 eingeschaltet, so daß das Potential der Eingangsklemme in gleich dem der Ausgangsklemme out wird. Wenn der Transistor M3 ausgestaltet wird, wird die Ausgangsspannung der Ausgangsklemme out sofort durch den Pumpkondensator M6 herabgesetzt, so daß die Ausgangsspannung der Ausgangsklemme out die negative Spannung bleibt, während dich das erste Taktsignal CK1 bei einem niedrigen Niveau befindet. Der Pumpkondensator M6 bewirkt insbesondere einen Pumpbetrieb, wenn die Ausgangsklemme gegenüber der Eingangsklemme isoliert ist.

Die Ausgangsspannung der Ausgangsklemme out hält einen niedrigeren Wert als der der Negativladungspumpe bei, wenn das erste Taktsignal sich auf einem niedrigen Niveau befindet, so daß der PMOS Transistor T nach Fig. 1 eingeschaltet wird. Eine stabile negative Spannung kann daher an die Steuerelektrode G der EEPROM Flashzelle angelegt werden.

Fig. 4 zeigt eine Negativspannung-Treiberschaltung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.

Wie Fig. 4 zeigt, liegt ein erstes und zweites Taktsignal CK1 und CK2 an einer ersten bzw. zweiten Takteingangsklemme K1 bzw. K2 an. Wenn das Niveau des ersten Taktsignales CK1 von tief auf hoch kommt, während das Niveau des zweiten Taktsignales CK2 von hoch auf tief gelangt, werden die Transistoren M1 und M2 eingeschaltet, so daß die Eingangsklemme in mit der Ausgangsklemme out verbunden wird. Die Ladung der Ausgangsklemme out entlädt sich daher zur Eingangsklemme in, und die Ausgangsspannung wird herabgesetzt, da der Phasenunterschied zwischen Eingang und Ausgang 180° beträgt. Der Transistor M1 schaltet ebenfalls ein, so daß sich der Knoten N1 entlädt.

Wenn das erste Taktsignal CK1 von Hoch- auf Tiefniveau und das zweite Taktsignal CK2 von Tief- auf Hochniveau gelangt, wird der Transistor M1 eingeschaltet, während die Transistoren M1 und M3 ausschalten. Die Ausgangsspannung der Ausgangsklemme out wird daher sofort durch den Pumpbetrieb des Pumpkondensators M6 herabgesetzt, so daß die Ausgangsklemme out die negative Spannung beibehält, wenn sich das erste Taktsignal CK1 auf einem niedrigen Niveau befindet. Durch Wiederholung dieses Vorganges bleibt die Ausgangsspannung der Ausgangsklemme auf dem niedrigeren Wert als dem der Ladungspumpe. Die stabile negative Spannung kann daher an die Steuerelektrode G der EEPROM Flashzelle angelegt werden.

Fig. 5 zeigt eine Negativspannung-Treiberschaltung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung.

Wie in Fig. 5 dargestellt ist, liegt ein erstes und zweites Taktsignal CK1 und CK2 an einer ersten bzw. zweiten Takteingangsklemme K1 bzw. K2 an. Wenn das Niveau des ersten Taktsignales CK1 von niedrig auf hoch gelangt, während das Niveau des zweiten Taktsignales CK2 von hoch auf niedrig kommt, schalten die Transistoren M1, M3 und M4 ein, so daß die Eingangsklemme in mit der Ausgangsklemme out verbunden wird. Die Ausgangsklemme out entlädt sich daher zur Eingangsklemme in, und die Ausgangsspannung wird herabgesetzt, da der Phasenunterschied zwischen Eingang und Ausgang 180° beträgt. Die Transistoren M1 und M3 schalten ebenfalls ein, so daß der Knoten K1 entladen wird.

Wenn das Niveau des ersten Taktsignales CK1 von hoch auf niedrig und das Niveau des zweiten Taktsignales CK2 von niedrig auf hoch gelangt, schaltet der Transistor M2 ein, während die Transistoren M1, M3 und M4 ausschalten. Die Ausgangsspannung der Ausgangsklemme out wird daher sofort durch den Pumpbetrieb des Pumpkondensators M7 herabgesetzt, so daß die Ausgangsklemme out die negative Spannung beibehält, wenn das erste Taktsignal CK1 auf einem niedrigen Niveau steht. Durch Wiederholung dieses Betriebes bleibt die Ausgangsspannung der Ausgangsklemme bei einer niedrigeren Spannung als diejenige der Ladungspumpe. Daher kann die stabile negative Spannung an die Steuerelektrode G der EEPROM Flashzelle angelegt werden.

Fig. 7 zeigt Kurvenverläufe zur Erläuterung einer herkömmlichen Negativspannung-Treiberschaltung. Da gemäß Fig. 7 die negative Spannung V1, die am Regler 2 der Anordnung nach Fig. 1 ausgegeben wird, -8 Volt beträgt, während die Ausgangsspannung V3 der Negativspannung- Treiberschaltung bei etwa -1 Volt ihren Sättigungszustand erreicht, kann die negative Spannung V1 nicht in konstanter, stabiler Form an der Steuerelektrode einer EEPROM Flashzelle angelegt werden.

Fig. 8A zeigt den Verlauf der den Regler durchlaufenen Negativspannung V1, und Fig. 8B zeigt den Verlauf der Ausgangsspannung einer Negativspannung-Treiberschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie in Fig. 8A und 8B dargestellt ist, kann, da die Ausgangsspannung der Negativspannung-Treiberschaltung niedriger als die Negativspannung ist, die durch den Regler gelangt, die Negativspannung V1 konstant an die Steuerelektrode der EEPROM Flashzelle angelegt werden.

Wie dargelegt wurde, kann erfindungsgemäß eine höhere Negativspannung an die Steuerelektrode der EEPROM Flashzelle angelegt werden.

Obgleich die vorausgehende Beschreibung der Erfindung in Verbindung mit bevorzugten Ausführungsformen mit einem gewissen Grad an Spezialisierung erfolgte, versteht es sich, daß die Erfindung nicht auf die beschriebenen und gezeigten bevorzugten Ausführungsformen beschränkt ist. Abweichungen, die von einem Fachmann anhand der gegebenen Lehre vorgenommen werden können, sind daher als zur Erfindung gehörig zu betrachten.

Claims

1. Negativspannung-Treiberschaltung, gekennzeichnet durch
ein mit einer Eingangsklemme und einer Ausgangsklemme verbundenes Schaltelement, wobei die Eingangsklemme mit irgendeinem Knoten einer Ladungspumpe (1) verbunden ist;
eine Crosslatch-Pumpschaltung zur Steuerung des Schaltelementes in Abhängigkeit von einem ersten Taktsignal (CK1) und einem zweiten Taktsignal (CK2) und zur Haltung der Ausgangsspannung auf einem Spannungswert der niedriger als der der Ladungspumpe ist; und
einen Kondensator zur Bewirkung eines Pumpbetriebes entsprechend dem ersten Taktsignal, wenn die Ausgangsklemme gegenüber der Eingangsklemme isoliert ist.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung ein PMOS Transistor ist.

3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Crosslatch-Pumpschaltung aufweist:
erste und zweite Pumpkondensatoren, an denen das erste bzw. zweite Taktsignal anliegt, und
eine PMOS Latch- oder Malteschaltung, die abwechselnd in Abhängigkeit von dem ersten und zweiten, durch den ersten und zweiten Pumpkondensator hindurchgegangenen Taktsignal betrieben wird.

4. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator aus einem PMOS Transistor gebildet ist.

5. Negativspannung-Treiberschaltung, gekennzeichnet durch
einen Transistor mit einer Steuerelektrode, einer Sourceelektrode und einer Drainelektrode, wobei die Source- und Drainelektroden mit einer Ausgangsklemme und einer mit irgendeinem Knoten einer Ladungspumpe verbundenen Eingangsklemme verbunden sind,
eine Crosslatch-Pumpschaltung zur Steuerung des Transistors entsprechend einem ersten Taktsignal und einem zweiten Taktsignal und zur Beibehaltung der Ausgangsspannung auf einem niedrigeren Wert als der der Ladungspumpe, wobei der Phasenunterschied zwischen dem ersten und zweiten Taktsignal 180° beträgt, und
einen Kondensator, der einen Pumpbetrieb entsprechend dem ersten Taktsignal bewirkt, wenn die Ausgangsklemme von der Eingangsklemme getrennt ist.

6. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor ein PMOS Transistor ist.

7. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Crosslatch-Pumpschaltung umfaßt:
erste und zweite Pumpkondensatoren, an denen das erste bzw. zweite Taktsignal anliegt, und
eine PMOS Latch- bzw. Halteschaltung, die abwechselnd in Abhängigkeit von den durch den ersten und zweiten Pumpkondensator hindurchgegangenen ersten und zweiten Taktsignalen betrieben wird.

8. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator aus einem PMOS-Transistor gebildet ist.

9. Negativspannung-Treiberschaltung, gekennzeichnet durch:
einen ersten Transistor, der zwischen einer Ausgangsklemme und einer Eingangsklemme angeschlossen ist, die mit irgendeinem Knoten einer Ladungspumpe verbunden ist; und
einen zweiten Transistor, der zwischen der Eingangsklemme und einem ersten Knoten angeschlossen ist, wobei eine Steuerelektrode des zweiten Transistors mit einer Steuerelektrode des ersten Transistors verbunden ist;
einen dritten Transistor, der zwischen der Ausgangsklemme und einer zweiten mit der Steuerelektrode des zweiten Transistors verknüpften Knoten angeschlossen ist;
einen ersten Pumpkondensator, der zwischen einer ersten Takteingangsklemme, an der ein erstes Taktsignal anliegt, und dem ersten Knoten angeschlossen ist;
einen zweiten Pumpkondensator, der zwischen einer zweiten Takteingangsklemme, an der ein zweites Taktsignal anliegt, und dem zweiten Knoten angeschlossen ist; und
einen dritten Pumpkondensator, der zwischen der Ausgangsklemme und der ersten Takteingangsklemme angeschlossen ist.

10. Schaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der erste, zweite und dritte Pumpkondensator jeweils aus einem PMOS Transistor gebildet ist.

11. Negativspannung-Treiberschaltung, gekennzeichnet durch
einen ersten Transistor, der zwischen einem ersten Knoten und einer Eingangsklemme angeschlossen ist, die mit irgendeinem Knoten einer Ladungspumpe verbunden ist,
einen zweiten Transistor, der zwischen der Eingangsklemme und einem ersten Knoten angeschlossen ist, wobei eine Steuerelektrode des zweiten Transistors mit einer Steuerelektrode des ersten Transistors verbunden ist;
einen dritten Transistor, der zwischen dem dritten Knoten und einem zweiten Knoten angeschlossen ist, der mit der Steuerelektrode des zweiten Transistors verbunden ist;
einen ersten Pumpkondensator, der zwischen einer ersten Takteingangsklemme, an der das erste Taktsignal anliegt, und dem ersten Knoten angeschlossen ist;
einen zweiten Pumpkondensator, der zwischen einer zweiten Takteingangsklemme, an der ein zweites Taktsignal anliegt, und dem zweiten Knoten angeschlossen ist:
einen dritten Pumpkondensator, der zwischen der Ausgangsklemme und der ersten Takteingangsklemme angeschlossen ist; und
einen vierten Transistor, der zwischen dem dritten Knoten und einer Ausgangsklemme angeschlossen ist, wobei die Steuerelektrode des vierten Transistors mit dem zweiten Knoten verbunden ist.

12. Schaltung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der erste, zweite und dritte Kondensator jeweils aus einem PMOS Transistor besteht.