JP2013207700A - Transistor circuit, power supply device, display device, electronic apparatus - Google Patents

Transistor circuit, power supply device, display device, electronic apparatus Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve high voltage resistance of a transistor circuit without using an exclusive process.SOLUTION: A transistor circuit 31 includes: a node nd1 to which an off voltage VOFF (from negative to positive) is applied; a node nd2 to which a negative voltage VSS is applied; a node nd3 to which a ground voltage GND is applied; a plurality of CMOS FETs 311-313 series-connected to between the node nd1 and the node nd2; and a gate voltage generation section 314 which divides a voltage applied to between the node nd1 and the node nd3 to generate gate voltages Vg1-Vg3 of the CMOS FETs 311-313.

Description

本発明は、CMOSFET[complementary metal oxide semiconductor field effect transistor]を用いたトランジスタ回路の高耐圧化に関するものである。   The present invention relates to a high breakdown voltage of a transistor circuit using a complementary metal oxide semiconductor field effect transistor (CMOSFET).

多数のMOSFETを集積化した半導体集積回路装置には、その用途(例えば正電圧と負電圧の両方を扱う用途)によって、MOSFETの高耐圧化を要求される場合がある。   A semiconductor integrated circuit device in which a large number of MOSFETs are integrated may be required to have a high breakdown voltage depending on the application (for example, an application that handles both positive and negative voltages).

なお、上記に関連する従来技術の一例としては、特許文献1を挙げることができる。   As an example of the related art related to the above, Patent Document 1 can be cited.

特開2011−223222号公報JP 2011-223222 A

DMOSFET[double-diffused MOSFET]は、一般的なCMOSFETに比べて高耐圧化を実現しやすいので、高耐圧化が必要な部分にはDMOSFETが多く用いられる。しかしながら、図9で示すように、Nチャネル型DMOSFET200は、そのデバイス構造上、n型ドレイン領域202がp型半導体基板201に接しているので、n型ドレイン領域202にp型半導体基板201よりも低電圧を印加することはできなかった。従って、p型半導体基板201に接地電圧GNDが印加されている場合には、Nチャネル型DMOSFET200で負電圧を扱うことができなかった。   Since a DMOSFET [double-diffused MOSFET] is easy to realize a high breakdown voltage as compared with a general CMOSFET, a DMOSFET is often used in a portion where a high breakdown voltage is required. However, as shown in FIG. 9, the N-channel DMOSFET 200 has an n-type drain region 202 in contact with the p-type semiconductor substrate 201 due to its device structure. A low voltage could not be applied. Therefore, when the ground voltage GND is applied to the p-type semiconductor substrate 201, the N-channel DMOSFET 200 cannot handle a negative voltage.

一方、図10で示すように、Nチャネル型CMOSFET300であれば、正電圧または接地電圧GNDが印加されるn型ウェル302を用いて、p型ウェル(バックゲート領域)303、n型ドレイン領域304、n型ソース領域305、及び、ゲート電極306をp型半導体基板301から電気的に絶縁された状態(フローティング状態)とすることができるので、負電圧を扱うことが可能である。しかしながら、Nチャネル型CMOSFET300において、p型半導体基板301とn型ウェル302との間は高耐圧化しやすいが、他の部分(n型ウェル302とp型ウェル303との間、n型ドレイン領域304とp型ウェル303、n型ソース領域305、及び、ゲート電極306との間、n型ソース領域305とp型ウェル303及びゲート電極306との間、並びに、p型ウェル303とゲート電極306との間)については高耐圧化が困難であった。なお、高耐圧化に特化した専用プロセスを用いれば、Nチャネル型CMOSFET300を高耐圧化することも可能であるが、工程数の増大やコストアップを招くという問題があった。   On the other hand, as shown in FIG. 10, in the case of the N-channel CMOSFET 300, a p-type well (back gate region) 303 and an n-type drain region 304 are used using an n-type well 302 to which a positive voltage or a ground voltage GND is applied. Since the n-type source region 305 and the gate electrode 306 can be electrically insulated from the p-type semiconductor substrate 301 (floating state), a negative voltage can be handled. However, in the N-channel CMOSFET 300, the breakdown voltage is easily increased between the p-type semiconductor substrate 301 and the n-type well 302, but the other portion (between the n-type well 302 and the p-type well 303, the n-type drain region 304). And p-type well 303, n-type source region 305, and gate electrode 306, between n-type source region 305 and p-type well 303 and gate electrode 306, and between p-type well 303 and gate electrode 306 It was difficult to increase the breakdown voltage for (between). Note that if a dedicated process specialized in increasing the breakdown voltage is used, it is possible to increase the breakdown voltage of the N-channel CMOSFET 300, but there is a problem in that the number of processes is increased and the cost is increased.

本発明は、本願の発明者らにより見出された上記の問題に鑑み、専用プロセスを用いずに高耐圧化を実現することが可能なトランジスタ回路、並びに、これを用いた電源装置、表示装置、及び、電子機器を提供することを目的とする。   In view of the above problems found by the inventors of the present application, the present invention provides a transistor circuit capable of realizing a high breakdown voltage without using a dedicated process, and a power supply device and a display device using the transistor circuit And it aims at providing an electronic device.

上記の目的を達成するために、本明細書中に開示されたトランジスタ回路は、第1電圧が印加される第1ノードと、前記第1電圧以下の第2電圧が印加される第2ノードと、接地電圧以上の第3電圧が印加される第3ノードと、前記第1ノードと前記第2ノードとの間に直列接続された複数のCMOSFETと、前記第1ノードと前記第3ノードとの間に印加される電圧を分圧して各CMOSFETのゲート電圧を生成するゲート電圧生成部とを有する構成(第1の構成)とされている。   In order to achieve the above object, a transistor circuit disclosed in the present specification includes a first node to which a first voltage is applied, and a second node to which a second voltage lower than the first voltage is applied. A third node to which a third voltage equal to or higher than a ground voltage is applied, a plurality of CMOSFETs connected in series between the first node and the second node, and the first node and the third node A configuration (first configuration) is provided that includes a gate voltage generation unit that divides a voltage applied therebetween to generate a gate voltage of each CMOSFET.

なお、上記第1の構成から成るトランジスタ回路において、前記ゲート電圧生成部は、前記第1ノードと前記第3ノードの間に接続された抵抗ラダーを含む構成(第2の構成)にするとよい。   In the transistor circuit having the first configuration, the gate voltage generation unit may include a resistance ladder (second configuration) connected between the first node and the third node.

また、上記第2の構成から成るトランジスタ回路において、前記ゲート電圧生成部は、ゲートが前記抵抗ラダーに接続されてソースが前記CMOSFETのゲートに接続されたトランジスタを含む構成(第3の構成)にするとよい。   In the transistor circuit having the second configuration, the gate voltage generation unit includes a transistor having a gate connected to the resistor ladder and a source connected to the gate of the CMOSFET (third configuration). Good.

また、上記第3の構成から成るトランジスタ回路において、前記第2電圧は負電圧であり、前記第1電圧は前記負電圧から正電圧まで変化する電圧である構成(第4の構成)にするとよい。   In the transistor circuit having the third configuration, the second voltage is a negative voltage, and the first voltage is a voltage changing from the negative voltage to a positive voltage (fourth configuration). .

また、上記第4の構成から成るトランジスタ回路において、前記複数のCMOSFETは、いずれもフローティングNMOSFETである構成(第5の構成)にするとよい。   In the transistor circuit having the fourth configuration, the plurality of CMOSFETs may be floating NMOSFETs (fifth configuration).

また、上記第5の構成から成るトランジスタ回路において、前記フローティングNMOSFETは、p型半導体基板と、前記p型半導体基板上に形成されたn型ウェルと、前記n型ウェル内に形成されたp型ウェルと、前記p型ウェル内に形成されたn型ソース領域及びn型ドレイン領域と、前記n型ソース領域と前記n型ドレイン領域との間に挟まれたチャネル領域上に形成されたゲート電極と、を有する構成(第6の構成)にするとよい。   In the transistor circuit having the fifth configuration, the floating NMOSFET includes a p-type semiconductor substrate, an n-type well formed on the p-type semiconductor substrate, and a p-type formed in the n-type well. A well, an n-type source region and an n-type drain region formed in the p-type well, and a gate electrode formed on a channel region sandwiched between the n-type source region and the n-type drain region And (6th configuration).

また、上記第6の構成から成るトランジスタ回路において、前記p型ウェルは、前記n型ウェルによって前記p型半導体基板から電気的に絶縁されている構成(第7の構成)にするとよい。   In the transistor circuit having the sixth structure, the p-type well may be electrically insulated from the p-type semiconductor substrate by the n-type well (seventh structure).

また、上記第7の構成から成るトランジスタ回路において、前記p型半導体基板は、接地端に接続されている構成(第8の構成)にするとよい。   In the transistor circuit having the seventh configuration, the p-type semiconductor substrate may be connected to a ground terminal (eighth configuration).

また、上記第8の構成から成るトランジスタ回路において、前記n型ウェルは、前記p型半導体基板内に埋込形成されたn型埋込絶縁層と、前記n型埋込絶縁層を取り囲むように前記p型半導体基板の表層まで積層形成されたn型エピタキシャル絶縁層と、を含む構成(第9の構成)にするとよい。   In the transistor circuit having the eighth configuration, the n-type well surrounds the n-type buried insulating layer buried in the p-type semiconductor substrate and the n-type buried insulating layer. It is preferable to adopt a configuration (ninth configuration) including an n-type epitaxial insulating layer stacked up to the surface layer of the p-type semiconductor substrate.

また、上記第9の構成から成るトランジスタ回路において、前記フローティングNMOSFETは、前記p型ウェルと前記n型埋込絶縁層との間に形成されたp型低絶縁層を有する構成(第10の構成)にするとよい。   Further, in the transistor circuit having the ninth configuration, the floating NMOSFET has a p-type low insulating layer formed between the p-type well and the n-type buried insulating layer (tenth configuration). ).

また、本明細書中に開示された電源装置は、正電圧を生成する正電圧生成回路と、負電圧を生成する負電圧生成回路と、前記正電圧が印加される第1外部端子と、前記負電圧が印加される第2外部端子と、前記負電圧または前記正電圧が印加される第3外部端子と、通常動作時には前記第3外部端子に前記負電圧を印加してオフシーケンス時には前記第3外部端子に前記正電圧を印加する放電制御回路と、を有し、前記放電制御回路は、前記第2外部端子と前記第3外部端子との間に接続された上記第10の構成から成るトランジスタ回路を含む構成(第11の構成)とされている。   Further, a power supply device disclosed in the present specification includes a positive voltage generation circuit that generates a positive voltage, a negative voltage generation circuit that generates a negative voltage, a first external terminal to which the positive voltage is applied, A second external terminal to which a negative voltage is applied; a third external terminal to which the negative voltage or the positive voltage is applied; and the negative voltage is applied to the third external terminal during normal operation, and the A discharge control circuit for applying the positive voltage to three external terminals, and the discharge control circuit comprises the tenth configuration connected between the second external terminal and the third external terminal. The transistor circuit includes a transistor circuit (an eleventh structure).

なお、上記第11の構成から成る電源装置において、前記放電制御回路は、前記第1外部端子と前記第3外部端子との間に接続されたPMOSFETと、前記PMOSFETのゲートと接地端との間に接続されたNMOSFETと、前記第1外部端子と前記PMOSFETのゲートとの間に接続された抵抗と、をさらに含む構成(第12の構成)にするとよい。   In the power supply device having the eleventh configuration, the discharge control circuit includes a PMOSFET connected between the first external terminal and the third external terminal, and a gate and a ground terminal of the PMOSFET. And an NMOSFET connected to the first MOSFET and a resistor connected between the first external terminal and the gate of the PMOSFET (a twelfth configuration).

また、本明細書中に開示された表示装置は、液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルを駆動するドライバと、前記ドライバに正電圧及び負電圧を供給する上記第12の構成から成る電源装置と、を有する構成(第13の構成)とされている。   A display device disclosed in the present specification includes a liquid crystal display panel, a driver for driving the liquid crystal display panel, and a power supply device having the twelfth configuration for supplying a positive voltage and a negative voltage to the driver. , (A thirteenth configuration).

また、本明細書中に開示された電子機器は、上記第13の構成から成る表示装置を有する構成(第14の構成)とされている。   In addition, the electronic device disclosed in this specification has a display device (fourteenth configuration) including the display device having the thirteenth configuration.

本明細書中に開示された技術によれば、専用プロセスを用いずに高耐圧化を実現することが可能なトランジスタ回路、並びに、これを用いた電源装置、表示装置、及び、電子機器を提供することができる。   According to the technology disclosed in this specification, a transistor circuit capable of realizing a high breakdown voltage without using a dedicated process, and a power supply device, a display device, and an electronic device using the transistor circuit are provided. can do.

表示装置の一構成例を示すブロック図Block diagram showing one configuration example of a display device オフシーケンス時の出力挙動を示すタイムチャートTime chart showing output behavior during off-sequence トランジスタ回路の第1構成例を示す回路図Circuit diagram showing a first configuration example of a transistor circuit フローティングNMOSFET311〜313の縦断面図及び上面図Vertical sectional view and top view of floating NMOSFETs 311 to 313 オフシーケンス時の出力挙動(第1例)を示すタイムチャートTime chart showing output behavior (first example) during off-sequence トランジスタ回路の第2構成例を示す回路図Circuit diagram showing a second configuration example of a transistor circuit オフシーケンス時の出力挙動(第2例)を示すタイムチャートTime chart showing output behavior (second example) during off-sequence 電子機器(タブレットPC)の外観図External view of electronic device (tablet PC) Nチャネル型DMOSFETの縦断面図Vertical section of N-channel DMOSFET Nチャネル型CMOSFETの縦断面図Vertical section of N-channel CMOSFET

<表示装置>
図1は、表示装置の一構成例を示すブロック図である。本構成例の表示装置100は、液晶表示パネル1と、液晶表示パネル1を駆動するドライバ2と、ドライバ2にオン電圧VON及びオフ電圧VOFFを供給する電源装置3と、を有する。
<Display device>
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a display device. The display device 100 of this configuration example includes a liquid crystal display panel 1, a driver 2 that drives the liquid crystal display panel 1, and a power supply device 3 that supplies an on voltage VON and an off voltage VOFF to the driver 2.

電源装置3は、正電圧生成回路10と、負電圧生成回路20と、放電制御回路30と、を有する半導体集積回路装置である。また、電源装置3は、装置外部との電気的な接続を確立する手段として外部端子T1〜T3を有する。   The power supply device 3 is a semiconductor integrated circuit device having a positive voltage generation circuit 10, a negative voltage generation circuit 20, and a discharge control circuit 30. Further, the power supply device 3 has external terminals T1 to T3 as means for establishing electrical connection with the outside of the device.

外部端子T1は、オン電圧VON(正電圧)が印加される第1外部端子である。外部端子T2は、オフ電圧VOFF(通常動作時は負電圧VSS、オフシーケンス時はオン電圧VON)が印加される第2外部端子である。外部端子T3は、負電圧VSSが印加される第3外部端子である。なお、外部端子T1及びT3には、それぞれ出力平滑用のキャパシタC1及びC2が接続されている。   The external terminal T1 is a first external terminal to which an on voltage VON (positive voltage) is applied. The external terminal T2 is a second external terminal to which an off voltage VOFF (a negative voltage VSS in a normal operation and an on voltage VON in an off sequence) is applied. The external terminal T3 is a third external terminal to which the negative voltage VSS is applied. The external terminals T1 and T3 are connected to output smoothing capacitors C1 and C2, respectively.

正電圧生成回路10は、オン電圧VONを生成して外部端子T1に出力する。正電圧生成回路10は、制御信号CTLがローレベル(出力イネーブル時の論理レベル)であるときにオン電圧VONを生成し、制御信号CTLがハイレベル(出力ディセーブル時の論理レベル)であるときにオン電圧VONの生成を停止する。なお、正電圧生成回路10及び正電圧生成回路10としては、スイッチングレギュレータなどを用いることができる。   The positive voltage generation circuit 10 generates an on voltage VON and outputs it to the external terminal T1. The positive voltage generation circuit 10 generates the ON voltage VON when the control signal CTL is at a low level (logic level when output is enabled), and when the control signal CTL is at a high level (logic level when output is disabled). The generation of the ON voltage VON is stopped. Note that a switching regulator or the like can be used as the positive voltage generation circuit 10 and the positive voltage generation circuit 10.

負電圧生成回路20は、負電圧VSSを生成して外部端子T3に出力する。負電圧生成回路20は、制御信号CTLがローレベルであるときに負電圧VSSを生成し、制御信号CTLがハイレベルであるときに負電圧VSSの生成を停止する。負電圧生成回路20としては、負出力チャージポンプなどを用いることができる。   The negative voltage generation circuit 20 generates a negative voltage VSS and outputs it to the external terminal T3. The negative voltage generation circuit 20 generates the negative voltage VSS when the control signal CTL is at a low level, and stops generating the negative voltage VSS when the control signal CTL is at a high level. As the negative voltage generation circuit 20, a negative output charge pump or the like can be used.

放電制御回路30は、NMOSFET31及び32と、PMOSFET33と、抵抗34とを含む。NMOSFET31のドレインは、外部端子T2に接続されている。NMOSFET31のソースは、外部端子T3に接続されている。NMOSFET31のゲートは、接地電圧GNDの印加端に接続されている。NMOSFET32のドレインは、PMOSFET33のゲートに接続されている。NMOSFET32のソースは、接地電圧GNDの印加端に接続されている。NMOSFET32のゲートは、制御信号CTLの印加端に接続されている。PMOSFET33のソースは、外部端子T1に接続されている。PMOSFET33のドレインは、外部端子T2に接続されている。抵抗34の第1端は外部端子T1に接続されている。抵抗34の第2端は、PMOSFET33のゲートに接続されている。   Discharge control circuit 30 includes NMOSFETs 31 and 32, PMOSFET 33, and resistor 34. The drain of the NMOSFET 31 is connected to the external terminal T2. The source of the NMOSFET 31 is connected to the external terminal T3. The gate of the NMOSFET 31 is connected to the application terminal of the ground voltage GND. The drain of the NMOSFET 32 is connected to the gate of the PMOSFET 33. The source of the NMOSFET 32 is connected to the application terminal of the ground voltage GND. The gate of the NMOSFET 32 is connected to the application end of the control signal CTL. The source of the PMOSFET 33 is connected to the external terminal T1. The drain of the PMOSFET 33 is connected to the external terminal T2. A first end of the resistor 34 is connected to the external terminal T1. The second end of the resistor 34 is connected to the gate of the PMOSFET 33.

上記構成から成る放電制御回路30は、電源装置3の通常動作時(制御信号CTLがローレベルであるとき)には、外部端子T3に負電圧VSSを印加する一方、電源装置3のオフシーケンス時(制御信号CTLがハイレベルであるとき)には、外部端子T3にオン電圧VONを印加するように、外部端子T2への電圧印加経路を切り替える。   The discharge control circuit 30 configured as described above applies the negative voltage VSS to the external terminal T3 during normal operation of the power supply device 3 (when the control signal CTL is at a low level), while the power supply device 3 is in an off sequence. When the control signal CTL is at a high level, the voltage application path to the external terminal T2 is switched so as to apply the ON voltage VON to the external terminal T3.

図2は電源装置3のオフシーケンス時における出力挙動を示すタイムチャートであり、上から順に、オン電圧VON、接地電圧GND、オフ電圧VOFF、及び、負電圧VSSが描写されている。   FIG. 2 is a time chart showing the output behavior of the power supply device 3 during the off sequence, in which the on voltage VON, the ground voltage GND, the off voltage VOFF, and the negative voltage VSS are depicted in order from the top.

通常動作時(時刻t1以前)には、制御信号CTLがローレベルとされるので、NMOSFET32がオフとなり、PMOSFET33がオフとなる。このとき、NMOSFET31のゲート・ソース間には、NMOSFET31のオンスレッショルド電圧Vthを上回る電圧(GND−VSS)が印加されるので、NMOSFET31がオンとなる。従って、外部端子T2に印加されるオフ電圧VOFFは、負電圧VSSとほぼ等しくなる。   During normal operation (before time t1), since the control signal CTL is at a low level, the NMOSFET 32 is turned off and the PMOSFET 33 is turned off. At this time, since a voltage (GND-VSS) exceeding the on-threshold voltage Vth of the NMOSFET 31 is applied between the gate and source of the NMOSFET 31, the NMOSFET 31 is turned on. Therefore, the off voltage VOFF applied to the external terminal T2 is substantially equal to the negative voltage VSS.

時刻t1において制御信号CTLがハイレベルに立ち上げられると、正電圧生成回路10の出力動作が停止されるので、キャパシタC1の自然放電によりオン電圧VON(=オフ電圧VOFF)が徐々に低下し始める。また、時刻t1において制御信号CTLがハイレベルに立ち上げられると、NMOSFET32がオンとなる。このとき、PMOSFET33のゲート・ソース間には、PMOSFET33のオンスレッショルド電圧Vthを上回る電圧(VON−GND)が印加されるので、PMOSFET33がオンとなる。その結果、外部端子T2に印加されるオフ電圧VOFFは、ほぼオン電圧VONまで急速に引き上げられる。また、時刻t1以降もNMOSFET31のゲート・ソース間にオンスレッショルド電圧Vthを上回る電圧が印加されている限り、NMOSFET31はオンし続けるので、負電圧VSSはオフ電圧VOFFに追従して急速に上昇する。その後、NMOSFET31のゲート・ソース間に印加される電圧がNMOSFET31のオンスレッショルド電圧Vthを下回ると、NMOSFET31がオフとなる。これ以降、負電圧VSSは、キャパシタC2の自然放電に伴って徐々に接地電圧GNDに近付いていく。   When the control signal CTL rises to a high level at time t1, the output operation of the positive voltage generation circuit 10 is stopped, so that the ON voltage VON (= OFF voltage VOFF) starts to gradually decrease due to natural discharge of the capacitor C1. . Further, when the control signal CTL is raised to a high level at time t1, the NMOSFET 32 is turned on. At this time, since a voltage (VON-GND) exceeding the on-threshold voltage Vth of the PMOSFET 33 is applied between the gate and source of the PMOSFET 33, the PMOSFET 33 is turned on. As a result, the off voltage VOFF applied to the external terminal T2 is rapidly raised to almost the on voltage VON. Further, as long as a voltage exceeding the on-threshold voltage Vth is applied between the gate and the source of the NMOSFET 31 after the time t1, the NMOSFET 31 continues to be turned on, so that the negative voltage VSS rises rapidly following the off-voltage VOFF. Thereafter, when the voltage applied between the gate and source of the NMOSFET 31 falls below the on-threshold voltage Vth of the NMOSFET 31, the NMOSFET 31 is turned off. Thereafter, the negative voltage VSS gradually approaches the ground voltage GND with the natural discharge of the capacitor C2.

ところで、放電制御回路30を形成する素子のうち、NMOSFET31とPMOSFET33には、最大でオン電圧VONと負電圧VSSとの差電圧(=VON−VSS)が印加されるので、この差電圧に耐え得るだけの高耐圧化が必要となる。その際、PMOSFET33については、Pチャネル型DMOSFETを用いることにより、比較的容易に高耐圧化を実現することが可能である。しかしながら、NMOSFET31については、先述の理由により、高耐圧化の容易なNチャネル型DMOSFETを用いることができない。そのため、NMOSFET31を単一の素子で形成しようとすると、高耐圧化に特化した専用プロセスを用いてフローティング構造のNチャネル型CMOSFETを形成しなければならず、工程数の増大やコストアップが招かれてしまう。   By the way, since the differential voltage (= VON−VSS) between the ON voltage VON and the negative voltage VSS is applied to the NMOSFET 31 and the PMOSFET 33 among the elements forming the discharge control circuit 30 at the maximum, the NMOSFET 31 and the PMOSFET 33 can withstand this differential voltage. Only high breakdown voltage is required. At that time, with respect to the PMOSFET 33, it is possible to realize a high breakdown voltage relatively easily by using a P-channel type DMOSFET. However, for the NMOSFET 31, it is not possible to use an N-channel DMOSFET that can easily increase the breakdown voltage for the reason described above. Therefore, if the NMOSFET 31 is formed with a single element, an N-channel CMOSFET having a floating structure must be formed using a dedicated process specialized for increasing the breakdown voltage, resulting in an increase in the number of processes and an increase in cost. It will be scratched.

上記の課題に鑑み、以下では、複数のCMOSFETを直列接続することにより、回路全体としての高耐圧化を実現することが可能なトランジスタ回路を提案する。   In view of the above problems, a transistor circuit is proposed below that can realize a high breakdown voltage as a whole circuit by connecting a plurality of CMOSFETs in series.

<トランジスタ回路>
[第1構成例]
図3は、トランジスタ回路の第1構成例を示す回路図である。第1構成例のトランジスタ回路31Xは、先出のNMOSFET31の代替として機能する回路ブロックであり、ノードnd1〜nd3と、フローティングNMOSFET311〜313と、ゲート電圧生成部314と、を含む。
<Transistor circuit>
[First configuration example]
FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a first configuration example of the transistor circuit. The transistor circuit 31X of the first configuration example is a circuit block that functions as an alternative to the above-described NMOSFET 31, and includes nodes nd1 to nd3, floating NMOSFETs 311 to 313, and a gate voltage generation unit 314.

ノードnd1は、NMOSFET31のドレインに相当する第1ノードであり、オフ電圧VOFFが印加される外部端子T2に接続されている。なお、オフ電圧VOFFは、負電圧から正電圧まで変化する第1電圧に相当する。   The node nd1 is a first node corresponding to the drain of the NMOSFET 31, and is connected to the external terminal T2 to which the off voltage VOFF is applied. The off voltage VOFF corresponds to a first voltage that changes from a negative voltage to a positive voltage.

ノードnd2は、NMOSFET31のソースに相当する第2ノードであり、負電圧VSSが印加される外部端子T3に接続されている。なお、負電圧VSSは、第1電圧以下の第2電圧に相当する。   The node nd2 is a second node corresponding to the source of the NMOSFET 31, and is connected to the external terminal T3 to which the negative voltage VSS is applied. Note that the negative voltage VSS corresponds to a second voltage equal to or lower than the first voltage.

ノードnd3は、NMOSFET31のゲートに相当する第3ノードであり、接地電圧GNDが印加される接地端子に接続されている。なお、接地電圧GNDは、接地電圧以上の第3電圧に相当する。   The node nd3 is a third node corresponding to the gate of the NMOSFET 31, and is connected to a ground terminal to which the ground voltage GND is applied. The ground voltage GND corresponds to a third voltage that is equal to or higher than the ground voltage.

フローティングNMOSFET311〜313は、ノードnd1とノードnd2との間に直列接続されたフローティング構造のNチャネル型CMOSFETである。なお、図3では、フローティングNMOSFETの直列段数を3段とした構成例が示されているが、この直列段数については、トランジスタ回路31Xに要求される耐圧性能を考慮して、2段に減らしてもよいし、逆に、4段以上に増やしてもよい。   The floating NMOSFETs 311 to 313 are N-channel CMOSFETs having a floating structure connected in series between the node nd1 and the node nd2. Note that FIG. 3 shows a configuration example in which the number of series stages of the floating NMOSFET is three. However, the number of series stages is reduced to two in consideration of the withstand voltage performance required for the transistor circuit 31X. Or, conversely, it may be increased to four or more stages.

ゲート電圧生成部314は、ノードnd1とノードnd3との間に印加される電圧を分圧してフローティングNMOSFET311〜313のゲート電圧Vg1〜Vg3を生成する。ゲート電圧生成部314は、ノードnd1とノードnd3との間に直列接続された抵抗R1〜R3(抵抗ラダーRL)を含む。   The gate voltage generation unit 314 divides the voltage applied between the nodes nd1 and nd3 to generate the gate voltages Vg1 to Vg3 of the floating NMOSFETs 311 to 313. Gate voltage generation unit 314 includes resistors R1 to R3 (resistance ladder RL) connected in series between nodes nd1 and nd3.

次に、上記回路要素の接続関係について具体的に説明する。フローティングNMOSFET311のソース及びバックゲートは、いずれもノードnd2に接続されている。フローティングNMOSFET311のドレインは、フローティングNMOSFET312のソース及びバックゲートに接続されている。フローティングNMOSFET311のゲート及びn型エピタキシャル絶縁層(後出の図4を参照)は、ノードnd3に接続されている。フローティングNMOSFET312のドレインは、フローティングNMOSFET313のソース及びバックゲートに接続されている。フローティングNMOSFET312のゲート及びn型エピタキシャル絶縁層は、抵抗R1と抵抗R2との接続ノード(分圧電圧V1の印加端)に接続されている。フローティングNMOSFET313のドレインは、ノードnd1に接続されている。フローティングNMOSFET313のゲート及びn型エピタキシャル絶縁層は、抵抗R2と抵抗R3との接続ノード(分圧電圧V2の印加端)に接続されている。   Next, the connection relationship of the circuit elements will be specifically described. The source and back gate of the floating NMOSFET 311 are both connected to the node nd2. The drain of the floating NMOSFET 311 is connected to the source and back gate of the floating NMOSFET 312. The gate of the floating NMOSFET 311 and the n-type epitaxial insulating layer (see FIG. 4 described later) are connected to the node nd3. The drain of the floating NMOSFET 312 is connected to the source and back gate of the floating NMOSFET 313. The gate of the floating NMOSFET 312 and the n-type epitaxial insulating layer are connected to a connection node (applied end of the divided voltage V1) between the resistor R1 and the resistor R2. The drain of the floating NMOSFET 313 is connected to the node nd1. The gate of the floating NMOSFET 313 and the n-type epitaxial insulating layer are connected to a connection node (an application end of the divided voltage V2) between the resistors R2 and R3.

上記構成から成るトランジスタ回路31Xにおいて、フローティングNMOSFET311のゲートには、ゲート電圧Vg1として接地電圧GNDが印加される。また、抵抗R1〜R3の抵抗値がいずれも同一値である場合、フローティングNMOSFET312のゲートには、ゲート電圧Vg2として分圧電圧V1(=(1/3)×VOFF)が印加され、フローティングNMOSFET313のゲートには、ゲート電圧Vg3として分圧電圧V2(=(2/3)×VOFF)が印加される。   In the transistor circuit 31X configured as described above, the ground voltage GND is applied as the gate voltage Vg1 to the gate of the floating NMOSFET 311. When the resistance values of the resistors R1 to R3 are all the same value, a divided voltage V1 (= (1/3) × VOFF) is applied as the gate voltage Vg2 to the gate of the floating NMOSFET 312. A divided voltage V2 (= (2/3) × VOFF) is applied to the gate as the gate voltage Vg3.

次に、フローティングNMOSFET311〜313のデバイス構造について具体的に説明する。図4は、フローティングNMOSFET311〜313の縦断面図及び上面図である。なお、フローティングNMOSFET311〜313は、いずれも同一のデバイス構造を有するので、上面図についてはフローティングNMOSFET311のみを代表して描写しており、以下では基本的にフローティングNMOSFET311のみに着目して説明を行うが、符号311を符号312または符号313と読み替えれば、フローティングNMOSFET312または313の説明として理解することが可能である。   Next, the device structure of the floating NMOSFETs 311 to 313 will be specifically described. FIG. 4 is a longitudinal sectional view and a top view of the floating NMOSFETs 311 to 313. Since the floating NMOSFETs 311 to 313 all have the same device structure, only the floating NMOSFET 311 is depicted in the top view as a representative. In the following, description will be made focusing on only the floating NMOSFET 311. If the reference numeral 311 is replaced with the reference numeral 312 or the reference numeral 313, it can be understood as an explanation of the floating NMOSFET 312 or 313.

フローティングNMOSFET311は、p型半導体基板A1と、n型埋込絶縁層A2と、n型エピタキシャル絶縁層A3と、p型低絶縁層A4と、p型ウェルA5と、n型ソース領域A6と、n型ドレイン領域A7と、ゲート電極A8と、コンタクト領域A9及びA10と、を含む。   The floating NMOSFET 311 includes a p-type semiconductor substrate A1, an n-type buried insulating layer A2, an n-type epitaxial insulating layer A3, a p-type low insulating layer A4, a p-type well A5, an n-type source region A6, n A type drain region A7, a gate electrode A8, and contact regions A9 and A10 are included.

p型半導体基板A1は、フローティングNMOSFET311を集積化するための母材である。なお、p型半導体基板A1には、接地電圧GNDが印加されている。   The p-type semiconductor substrate A1 is a base material for integrating the floating NMOSFET 311. A ground voltage GND is applied to the p-type semiconductor substrate A1.

n型埋込絶縁層A2は、p型半導体基板A1内に埋込形成されたn型不純物層(いわゆるB/L[buried layer]層)である。   The n-type buried insulating layer A2 is an n-type impurity layer (so-called B / L [buried layer] layer) buried in the p-type semiconductor substrate A1.

n型エピタキシャル絶縁層A3は、n型埋込絶縁層A2を取り囲むようにp型半導体基板A1の表層まで積層形成されたn型不純物層である。   The n-type epitaxial insulating layer A3 is an n-type impurity layer that is stacked up to the surface layer of the p-type semiconductor substrate A1 so as to surround the n-type buried insulating layer A2.

すなわち、フローティングNMOSFET311では、n型埋込絶縁層A2とn型エピタキシャル絶縁層A3によって、p型半導体基板A1上にn型ウェル(A2+A3)が形成されている。   That is, in the floating NMOSFET 311, an n-type well (A2 + A3) is formed on the p-type semiconductor substrate A1 by the n-type buried insulating layer A2 and the n-type epitaxial insulating layer A3.

p型低絶縁層A4は、p型ウェルA5とn型埋込絶縁層A2との間に形成されたp型不純物層(いわゆるL/I[low isolation]層)である。   The p-type low insulating layer A4 is a p-type impurity layer (so-called L / I [low isolation] layer) formed between the p-type well A5 and the n-type buried insulating layer A2.

p型ウェルA5は、n型ウェル(A2+A3)内に形成されたp型不純物層である。すなわち、p型ウェルA5は、n型ウェル(A2+A3)によってp型半導体基板A1から電気的に絶縁されている。なお、p型ウェルA5は、フローティングNMOSFET311のバックゲート領域(BG)に相当する。   The p-type well A5 is a p-type impurity layer formed in the n-type well (A2 + A3). That is, the p-type well A5 is electrically insulated from the p-type semiconductor substrate A1 by the n-type well (A2 + A3). The p-type well A5 corresponds to the back gate region (BG) of the floating NMOSFET 311.

n型ソース領域A6は、フローティングNMOSFET311のソース(S)として、p型ウェルA5内に形成されたn型不純物領域である。   The n-type source region A6 is an n-type impurity region formed in the p-type well A5 as the source (S) of the floating NMOSFET 311.

n型ドレイン領域A7は、フローティングNMOSFET311のドレイン(D)として、p型ウェルA5内に形成されたn型不純物領域である。   The n-type drain region A7 is an n-type impurity region formed in the p-type well A5 as the drain (D) of the floating NMOSFET 311.

ゲート電極A8は、フローティングNMOSFET311のゲート(G)として、n型ソース領域A6とn型ドレイン領域A7との間に挟まれたチャネル領域上に形成されたメタル電極である。   The gate electrode A8 is a metal electrode formed on the channel region sandwiched between the n-type source region A6 and the n-type drain region A7 as the gate (G) of the floating NMOSFET 311.

コンタクト領域A9は、フローティングNMOSFET311のバックゲート(BG)と電気的接続を確立するために、p型ウェルA5内に形成されたp型不純物領域である。   The contact region A9 is a p-type impurity region formed in the p-type well A5 in order to establish electrical connection with the back gate (BG) of the floating NMOSFET 311.

コンタクト領域A10は、n型ウェル(A2+A3)との電気的な接続を確立するために、n型エピタキシャル絶縁層A3内に形成されたn型不純物領域である。   The contact region A10 is an n-type impurity region formed in the n-type epitaxial insulating layer A3 in order to establish electrical connection with the n-type well (A2 + A3).

なお、フローティングNMOSFET311〜313の相互間には、素子分離層A11が形成されている。また、フローティングNMOSFET311〜313の最表層には、パッシベーション層A12が形成されている。   An element isolation layer A11 is formed between the floating NMOSFETs 311 to 313. Further, a passivation layer A12 is formed on the outermost layer of the floating NMOSFETs 311 to 313.

図5は、トランジスタ回路31Xを用いたオフシーケンス時の出力挙動を示すタイムチャートである。図5で示したように、トランジスタ回路31Xでは、電源装置3のオフシーケンス時(時刻t1以降)において、オフ電圧VOFF(=オン電圧VON)と負電圧VSSとの間を等分割するように、フローティングNMOSFET311〜313のドレイン・ソース間電圧Vds1〜Vds3が発生する。すなわち、フローティングNMOSFET311〜313に各々印加される電圧は、トランジスタ回路31Xに印加される電圧(=VOFF−VSS)の約1/3にまで抑制される。従って、フローティングNMOSFET311〜313の形成に際しては、高耐圧化に特化した専用プロセスを用いることなく、より工程数の少ない安価な通常のCMOSプロセスを用いることができるので、負電圧領域で使用されるトランジスタ回路31Xの高耐圧化を安価にかつ小規模に実現することが可能となる。   FIG. 5 is a time chart showing the output behavior during the off sequence using the transistor circuit 31X. As shown in FIG. 5, in the transistor circuit 31X, during the off sequence of the power supply device 3 (after time t1), the off voltage VOFF (= on voltage VON) and the negative voltage VSS are equally divided. The drain-source voltages Vds1 to Vds3 of the floating NMOSFETs 311 to 313 are generated. That is, the voltage applied to each of the floating NMOSFETs 311 to 313 is suppressed to about 3 of the voltage (= VOFF−VSS) applied to the transistor circuit 31X. Therefore, when forming the floating NMOSFETs 311 to 313, an inexpensive normal CMOS process with a smaller number of steps can be used without using a dedicated process specialized for increasing the breakdown voltage, so that it is used in the negative voltage region. The high breakdown voltage of the transistor circuit 31X can be realized at low cost and on a small scale.

[第2構成例]
図6は、トランジスタ回路の第2構成例を示す回路図である。第2構成例のトランジスタ回路31Yは、第1構成例と基本的に同様の構成から成り、ゲート電圧生成部314の追加構成要素として、NMOSFETN1及びN2と、抵抗R4及びR5と、電流源CS1及びCS2と、を含む点に特徴を有する。そこで、第1構成例と同様の部分については図3と同一の符号を付すことで重複した説明を割愛し、以下では、第2構成例の特徴部分について重点的な説明を行う。
[Second configuration example]
FIG. 6 is a circuit diagram illustrating a second configuration example of the transistor circuit. The transistor circuit 31Y of the second configuration example has basically the same configuration as that of the first configuration example. As additional components of the gate voltage generation unit 314, NMOSFETs N1 and N2, resistors R4 and R5, a current source CS1 and It is characterized in that it includes CS2. Accordingly, the same parts as those in the first configuration example are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 3, and redundant description is omitted. Hereinafter, the characteristic parts of the second configuration example will be described mainly.

NMOSFETN1のドレインは、抵抗R4を介してオン電圧VONの印加端に接続されている。NMOSFETN1のソースは、フローティングNMOSFET312のゲートに接続される一方、電流源CS1を介してノードnd3にも接続されている。NMOSFETN1のゲートは、抵抗R1と抵抗R2との接続ノード(分圧電圧V1の印加端)に接続されている。   The drain of the NMOSFET N1 is connected to the application terminal of the ON voltage VON via the resistor R4. The source of the NMOSFET N1 is connected to the gate of the floating NMOSFET 312 and is also connected to the node nd3 through the current source CS1. The gate of the NMOSFET N1 is connected to a connection node (an application end of the divided voltage V1) between the resistor R1 and the resistor R2.

NMOSFETN2のドレインは、抵抗R5を介してオン電圧VONの印加端に接続されている。NMOSFETN2のソースは、フローティングNMOSFET313のゲートに接続される一方、電流源CS2を介してノードnd3にも接続されている。NMOSFETN2のゲートは、抵抗R2と抵抗R3との接続ノード(分圧電圧V2の印加端)に接続されている。   The drain of the NMOSFET N2 is connected to the application terminal of the ON voltage VON via the resistor R5. The source of the NMOSFET N2 is connected to the gate of the floating NMOSFET 313, and is also connected to the node nd3 through the current source CS2. The gate of the NMOSFET N2 is connected to a connection node (an application end of the divided voltage V2) between the resistors R2 and R3.

上記構成から成るトランジスタ回路31Yにおいて、フローティングNMOSFET311のゲートには、ゲート電圧Vg1として接地電圧GNDが印加される。また、フローティングNMOSFET312のゲートには、ゲート電圧Vg2としてNMOSFETN1のソース電圧V3が印加され、フローティングNMOSFET313のゲートには、ゲート電圧Vg3としてNMOSFETN2のソース電圧V4が印加される。   In the transistor circuit 31Y configured as described above, the ground voltage GND is applied as the gate voltage Vg1 to the gate of the floating NMOSFET 311. Further, the source voltage V3 of the NMOSFET N1 is applied as the gate voltage Vg2 to the gate of the floating NMOSFET 312, and the source voltage V4 of the NMOSFET N2 is applied as the gate voltage Vg3 to the gate of the floating NMOSFET 313.

図7は、トランジスタ回路31Yを用いたオフシーケンス時の出力挙動(第2例)を示すタイムチャートである。図7で示したように、トランジスタ回路31Yでは、オフ電圧VOFFが負電圧である期間(時刻t2以前)において、ゲート電圧Vg1〜Vg3がいずれも接地電圧GNDに維持される。これは、オフ電圧VOFFが負電圧である期間にはNMOSFETN1及びN2のゲート・ソース間電圧が各々のオンスレッショルド電圧Vthを下回り、NMOSFETN1及びN2がオフすることによる。なお、ゲート電圧Vg1〜Vg3が接地電圧GNDに維持されている間、フローティングNMOSFET311〜313はいずれもオンとなり、オフ電圧VOFFとして負電圧VSSが出力される。   FIG. 7 is a time chart showing an output behavior (second example) during an off sequence using the transistor circuit 31Y. As shown in FIG. 7, in the transistor circuit 31Y, the gate voltages Vg1 to Vg3 are all maintained at the ground voltage GND during the period in which the off voltage VOFF is a negative voltage (before time t2). This is because the gate-source voltages of the NMOSFETs N1 and N2 fall below the respective on-threshold voltages Vth during the period when the off-voltage VOFF is a negative voltage, and the NMOSFETs N1 and N2 are turned off. Note that while the gate voltages Vg1 to Vg3 are maintained at the ground voltage GND, the floating NMOSFETs 311 to 313 are all turned on, and the negative voltage VSS is output as the off voltage VOFF.

このように、第2構成例のトランジスタ回路31Yであれば、フローティングNMOSFETの直列段数が多くなっても、フローティングNMOSFETをオンさせるために必要なゲート・ソース間電圧を確保することができるので、電源装置3の通常動作に支障を来たす心配がなくなる。   As described above, the transistor circuit 31Y of the second configuration example can secure the gate-source voltage necessary for turning on the floating NMOSFET even when the number of series stages of the floating NMOSFET increases. There is no need to worry about the normal operation of the device 3.

その後、電源装置3のオフシーケンス時(時刻t1以降)にオフ電圧VOFFが正電圧まで引き上げられ、時刻t2でNMOSFETN1及びN2のゲート・ソース間電圧が各々のオンスレッショルド電圧Vthを上回ると、NMOSFETN1及びN2がオンとなる。従って、NMOSFETN1及びN2のソース電圧V3及びV4(=フローティングNMOSFET312及び313のゲート電圧Vg2及びVg3)は、分圧電圧V1及びV2よりも各々のオンスレッショルド電圧Vthだけ低い電圧値まで上昇する。   Thereafter, the off-voltage VOFF is raised to a positive voltage during the off-sequence of the power supply device 3 (after time t1). When the gate-source voltages of the NMOSFETs N1 and N2 exceed the respective on-threshold voltages Vth at time t2, the NMOSFET N1 and N2 is turned on. Accordingly, the source voltages V3 and V4 of the NMOSFETs N1 and N2 (= the gate voltages Vg2 and Vg3 of the floating NMOSFETs 312 and 313) rise to voltage values that are lower than the divided voltages V1 and V2 by the respective on-threshold voltages Vth.

このとき、フローティングNMOSFET311のソース電圧Vs1(負電圧VSS)は、ゲート電圧Vg1(接地電圧GND)よりもオンスレッショルド電圧Vthだけ低い電圧にクランプされる。また、フローティングNMOSFET312のソース電圧Vs2(フローティングNMOSFET311のドレイン電圧Vd1)は、ゲート電圧Vg2よりもオンスレッショルド電圧Vthだけ低い電圧にクランプされる。また、フローティングNMOSFET313のソース電圧Vs3(フローティングNMOSFET312のドレイン電圧Vd2)は、ゲート電圧Vg3よりもオンスレッショルド電圧Vthだけ低い電圧にクランプされる。   At this time, the source voltage Vs1 (negative voltage VSS) of the floating NMOSFET 311 is clamped to a voltage lower than the gate voltage Vg1 (ground voltage GND) by the on-threshold voltage Vth. The source voltage Vs2 of the floating NMOSFET 312 (the drain voltage Vd1 of the floating NMOSFET 311) is clamped to a voltage that is lower than the gate voltage Vg2 by the on-threshold voltage Vth. The source voltage Vs3 of the floating NMOSFET 313 (the drain voltage Vd2 of the floating NMOSFET 312) is clamped to a voltage that is lower than the gate voltage Vg3 by the on-threshold voltage Vth.

その結果、時刻t2以降、トランジスタ回路31Yでは、先述の第1構成例と同様、オフ電圧VOFF(=オン電圧VON)と負電圧VSSとの間を等分割するように、フローティングNMOSFET311〜313のドレイン・ソース間電圧Vds1〜Vds3が発生し、適切な耐圧分散が実現される。   As a result, after time t2, in the transistor circuit 31Y, the drains of the floating NMOSFETs 311 to 313 are equally divided between the off voltage VOFF (= on voltage VON) and the negative voltage VSS, as in the first configuration example described above. -The source-to-source voltages Vds1 to Vds3 are generated, and appropriate withstand voltage distribution is realized.

<電子機器への適用>
図8は、表示装置100を搭載した電子機器(タブレットPC)の外観図である。本構成例の電子機器Xは、本体の前面や背面に搭載される撮像部X1と、ユーザ操作を受け付ける操作部X2(各種ボタンなど)と、文字や映像(撮影画像を含む)を表示する表示部X3と、を有する。なお、表示部X3には、ユーザのタッチ操作を受け付けるためのタッチパネル機能が搭載されている。
<Application to electronic devices>
FIG. 8 is an external view of an electronic device (tablet PC) on which the display device 100 is mounted. The electronic device X of this configuration example includes an imaging unit X1 mounted on the front and back of the main body, an operation unit X2 (such as various buttons) that accepts user operations, and a display that displays characters and videos (including photographed images). Part X3. The display unit X3 has a touch panel function for accepting a user's touch operation.

特に、表示部X3として先述の表示装置100を搭載すれば、放電制御回路30(延いては電源装置3)の大型化を招くことなく、図2で示したオフシーケンス動作を実現するができるので、電子機器Xの小型化やコストダウンに貢献することが可能となる。   In particular, if the display device 100 described above is mounted as the display unit X3, the off-sequence operation shown in FIG. 2 can be realized without increasing the size of the discharge control circuit 30 (and hence the power supply device 3). It is possible to contribute to downsizing and cost reduction of the electronic device X.

<その他の変形例>
なお、上記の実施形態では、本発明の適用対象としてタブレットPCを例に挙げたが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、本発明は高耐圧化が必要なトランジスタ回路全般に広く適用することが可能である。
<Other variations>
In the above embodiment, the tablet PC is taken as an example of an application target of the present invention. However, the application target of the present invention is not limited to this, and the present invention is a general transistor circuit that requires high breakdown voltage. It can be widely applied to.

また、本明細書中に開示されている種々の技術的特徴は、上記実施形態のほか、その技術的創作の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。   Various technical features disclosed in the present specification can be variously modified within the scope of the technical creation in addition to the above-described embodiment.

例えば、上記実施形態では、負電圧領域で用いられるトランジスタ回路を例に挙げて説明を行ったが、本明細書中に開示されたトランジスタ回路を正電圧領域で使用することも可能である。このような適用は、MOSFETの高耐圧化を実現するためにDMOSプロセスを使用することができない場合に有効である。   For example, in the above embodiment, the transistor circuit used in the negative voltage region has been described as an example. However, the transistor circuit disclosed in the present specification can also be used in the positive voltage region. Such an application is effective when the DMOS process cannot be used in order to realize a high breakdown voltage of the MOSFET.

このように、上記実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきであり、本発明の技術的範囲は、上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであって、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。   As described above, the above-described embodiment is to be considered as illustrative in all points and not restrictive, and the technical scope of the present invention is not the description of the above-described embodiment, but the claims. It should be understood that all modifications that fall within the meaning and range equivalent to the scope of the claims are included.

本明細書中に開示された技術は、タブレットPC、スマートフォン、LCD−TV、PDP−TV、DVDレコーダ、BDレコーダなど、様々なアプリケーションに含まれるCMOSFETの高耐圧化を実現するための技術として利用することが可能である。   The technology disclosed in this specification is used as a technology for realizing high breakdown voltage of CMOSFETs included in various applications such as tablet PCs, smartphones, LCD-TVs, PDP-TVs, DVD recorders, and BD recorders. Is possible.

1 液晶表示パネル
2 ドライバ
3 電源装置
10 正電圧生成回路
20 負電圧生成回路
30 放電制御回路
31 NMOSFET(CMOS)
31X、31Y トランジスタ回路
311、312、313 フローティングNMOSFET(CMOS)
314 ゲート電圧生成部
32 NMOSFET(DMOS)
33 PMOSFET(DMOS)
34 抵抗
100 表示装置
T1〜T3 外部端子
C1、C2 キャパシタ
nd1〜nd3 ノード
RL 抵抗ラダー
R1〜R5 抵抗
N1、N2 NMOSFET(DMOS)
CS1、CS2 電流源
A1 p型半導体基板
A2 n型埋込絶縁層
A3 n型エピタキシャル絶縁層
A4 p型低絶縁層
A5 p型ウェル(バックゲート領域)
A6 n型ソース領域
A7 n型ドレイン領域
A8 ゲート電極
A9 コンタクト領域
A10 コンタクト領域
A11 素子分離層
A12 パッシベーション層
X 電子機器(タブレットPC)
X1 撮像部
X2 操作部
X3 表示部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Liquid crystal display panel 2 Driver 3 Power supply device 10 Positive voltage generation circuit 20 Negative voltage generation circuit 30 Discharge control circuit 31 NMOSFET (CMOS)
31X, 31Y Transistor circuit 311, 312, 313 Floating NMOSFET (CMOS)
314 Gate Voltage Generation Unit 32 NMOSFET (DMOS)
33 PMOSFET (DMOS)
34 Resistance 100 Display device T1 to T3 External terminal C1, C2 Capacitor nd1 to nd3 Node RL Resistance ladder R1 to R5 Resistance N1, N2 NMOSFET (DMOS)
CS1, CS2 Current source A1 p-type semiconductor substrate A2 n-type buried insulating layer A3 n-type epitaxial insulating layer A4 p-type low insulating layer A5 p-type well (back gate region)
A6 n-type source region A7 n-type drain region A8 gate electrode A9 contact region A10 contact region A11 element isolation layer A12 passivation layer X electronic device (tablet PC)
X1 imaging unit X2 operation unit X3 display unit

Claims (14)

第1電圧が印加される第1ノードと、
前記第1電圧以下の第2電圧が印加される第2ノードと、
接地電圧以上の第3電圧が印加される第3ノードと、
前記第1ノードと前記第2ノードとの間に直列接続された複数のCMOSFETと、
前記第1ノードと前記第3ノードとの間に印加される電圧を分圧して各CMOSFETのゲート電圧を生成するゲート電圧生成部と、
を有することを特徴とするトランジスタ回路。
A first node to which a first voltage is applied;
A second node to which a second voltage lower than the first voltage is applied;
A third node to which a third voltage equal to or higher than the ground voltage is applied;
A plurality of CMOSFETs connected in series between the first node and the second node;
A gate voltage generator that divides a voltage applied between the first node and the third node to generate a gate voltage of each CMOSFET;
A transistor circuit comprising:
前記ゲート電圧生成部は、前記第1ノードと前記第3ノードとの間に接続された抵抗ラダーを含むことを特徴とする請求項1に記載のトランジスタ回路。   The transistor circuit according to claim 1, wherein the gate voltage generation unit includes a resistance ladder connected between the first node and the third node. 前記ゲート電圧生成部は、ゲートが前記抵抗ラダーに接続されてソースが前記CMOSFETのゲートに接続されたトランジスタを含むことを特徴とする請求項2に記載のトランジスタ回路。   The transistor circuit according to claim 2, wherein the gate voltage generation unit includes a transistor having a gate connected to the resistor ladder and a source connected to a gate of the CMOSFET. 前記第2電圧は負電圧であり、前記第1電圧は前記負電圧から正電圧まで変化する電圧であることを特徴とする請求項3に記載のトランジスタ回路。   4. The transistor circuit according to claim 3, wherein the second voltage is a negative voltage, and the first voltage is a voltage that changes from the negative voltage to a positive voltage. 前記複数のCMOSFETは、いずれもフローティングNMOSFETであることを特徴とする請求項4に記載のトランジスタ回路。   The transistor circuit according to claim 4, wherein each of the plurality of CMOSFETs is a floating NMOSFET. 前記フローティングNMOSFETは、
p型半導体基板と、
前記p型半導体基板上に形成されたn型ウェルと、
前記n型ウェル内に形成されたp型ウェルと、
前記p型ウェル内に形成されたn型ソース領域及びn型ドレイン領域と、
前記n型ソース領域と前記n型ドレイン領域との間に挟まれたチャネル領域上に形成されたゲート電極と、
を有することを特徴とする請求項5に記載のトランジスタ回路。
The floating NMOSFET is
a p-type semiconductor substrate;
An n-type well formed on the p-type semiconductor substrate;
A p-type well formed in the n-type well;
An n-type source region and an n-type drain region formed in the p-type well;
A gate electrode formed on a channel region sandwiched between the n-type source region and the n-type drain region;
6. The transistor circuit according to claim 5, further comprising:
前記p型ウェルは、前記n型ウェルによって前記p型半導体基板から電気的に絶縁されていることを特徴とする請求項6に記載のトランジスタ回路。   The transistor circuit according to claim 6, wherein the p-type well is electrically insulated from the p-type semiconductor substrate by the n-type well. 前記p型半導体基板は、接地端に接続されていることを特徴とする請求項7に記載のトランジスタ回路。   The transistor circuit according to claim 7, wherein the p-type semiconductor substrate is connected to a ground terminal. 前記n型ウェルは、
前記p型半導体基板内に埋込形成されたn型埋込絶縁層と、
前記n型埋込絶縁層を取り囲むように前記p型半導体基板の表層まで積層形成されたn型エピタキシャル絶縁層と、
を含むことを特徴とする請求項8に記載のトランジスタ回路。
The n-type well is
An n-type buried insulating layer buried in the p-type semiconductor substrate;
An n-type epitaxial insulating layer laminated up to a surface layer of the p-type semiconductor substrate so as to surround the n-type buried insulating layer;
The transistor circuit according to claim 8, comprising:
前記フローティングNMOSFETは、前記p型ウェルと前記n型埋込絶縁層との間に形成されたp型低絶縁層を有することを特徴とする請求項9に記載のトランジスタ回路。   The transistor circuit according to claim 9, wherein the floating NMOSFET has a p-type low insulating layer formed between the p-type well and the n-type buried insulating layer. 正電圧を生成する正電圧生成回路と、
負電圧を生成する負電圧生成回路と、
前記正電圧が印加される第1外部端子と、
前記負電圧が印加される第2外部端子と、
前記負電圧または前記正電圧が印加される第3外部端子と、
通常動作時には前記第3外部端子に前記負電圧を印加してオフシーケンス時には前記第3外部端子に前記正電圧を印加する放電制御回路と、
を有し、
前記放電制御回路は、前記第2外部端子と前記第3外部端子との間に接続された請求項10に記載のトランジスタ回路を含むことを特徴とする電源装置。
A positive voltage generation circuit for generating a positive voltage;
A negative voltage generation circuit for generating a negative voltage;
A first external terminal to which the positive voltage is applied;
A second external terminal to which the negative voltage is applied;
A third external terminal to which the negative voltage or the positive voltage is applied;
A discharge control circuit that applies the negative voltage to the third external terminal during normal operation and applies the positive voltage to the third external terminal during an off-sequence;
Have
The power supply apparatus according to claim 10, wherein the discharge control circuit includes the transistor circuit according to claim 10 connected between the second external terminal and the third external terminal.
前記放電制御回路は、
前記第1外部端子と前記第3外部端子との間に接続されたPMOSFETと、
前記PMOSFETのゲートと接地端との間に接続されたNMOSFETと、
前記第1外部端子と前記PMOSFETのゲートとの間に接続された抵抗と、
をさらに含むことを特徴とする請求項11に記載の電源装置。
The discharge control circuit includes:
A PMOSFET connected between the first external terminal and the third external terminal;
An NMOSFET connected between the gate and the ground end of the PMOSFET;
A resistor connected between the first external terminal and the gate of the PMOSFET;
The power supply device according to claim 11, further comprising:
液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルを駆動するドライバと、
前記ドライバに正電圧及び負電圧を供給する請求項12に記載の電源装置と、
を有することを特徴とする表示装置。
A liquid crystal display panel;
A driver for driving the liquid crystal display panel;
The power supply device according to claim 12, which supplies a positive voltage and a negative voltage to the driver.
A display device comprising:
請求項13に記載の表示装置を有することを特徴とする電子機器。   An electronic apparatus comprising the display device according to claim 13.
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