KR100928932B1 - 무선 주파수 식별 태그 칩용 전압 증배기 및 이를 이용한무선 주파수 식별 태그 - Google Patents

무선 주파수 식별 태그 칩용 전압 증배기 및 이를 이용한무선 주파수 식별 태그 Download PDF

Info

Publication number
KR100928932B1
KR100928932B1 KR1020070079748A KR20070079748A KR100928932B1 KR 100928932 B1 KR100928932 B1 KR 100928932B1 KR 1020070079748 A KR1020070079748 A KR 1020070079748A KR 20070079748 A KR20070079748 A KR 20070079748A KR 100928932 B1 KR100928932 B1 KR 100928932B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
voltage
radio frequency
capacitor
frequency identification
identification tag
Prior art date
Application number
KR1020070079748A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20090015436A (ko
Inventor
선종국
Original Assignee
엘에스산전 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘에스산전 주식회사 filed Critical 엘에스산전 주식회사
Priority to KR1020070079748A priority Critical patent/KR100928932B1/ko
Publication of KR20090015436A publication Critical patent/KR20090015436A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100928932B1 publication Critical patent/KR100928932B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/06—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using resistors or capacitors, e.g. potential divider
    • H02M3/07—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using resistors or capacitors, e.g. potential divider using capacitors charged and discharged alternately by semiconductor devices with control electrode, e.g. charge pumps
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K19/00—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
    • G06K19/06—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
    • G06K19/067—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
    • G06K19/07—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
    • G06K19/0701—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips at least one of the integrated circuit chips comprising an arrangement for power management
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/43—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/47—Schottky barrier electrodes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

본 발명은 저전력 소모와 인식거리 향상을 얻을 수 있는 무선 주파수 식별 태그 칩용 전압 증배기를 제공하려는 것으로, 본 발명에 따른 전압 증배기는,
안테나에 접속되고, 상기 안테나로부터 수신되는 무선 주파수 전압 신호를 전류 신호로 변환하여 제공하며, 소스와 드레인과 게이트와 백 게이트를 갖는 MOS 트랜지스터 및 MOS 트랜지스터가 제공하는 전류에 의해 전하를 충전하는 커패시터로 전원 공급회로를 구성하고 이러한 전원 공급회로를 적어도 하나 추가접속하여 출력전압을 증배할 수 있는 전압 증배 회로를 구성하고,
상기 MOS 트랜지스터가 턴 온하는 문턱 전압을 낮추기 위한 바이어스 전압을 공급할 수 있도록 상기 MOS 트랜지스터의 백 게이트에 접속되는 전압 원을 포함하여 구성된다.
무선 주파수 식별 태그, 저전력 소모, 인식거리 향상, 문턱 전압, CMOS 공정, 쇼트키 다이오드

Description

무선 주파수 식별 태그 칩용 전압 증배기 및 이를 이용한 무선 주파수 식별 태그{VOLTAGE MULTIPLICATION CIRCUIT FOR RADIO FREQUENCY IDENTIFICATION DEVICE TAG CHIP AND RADIO FREQUENCY IDENTIFICATION DEVICE TAG USING THE CIRCUIT}
본 발명은 무선 주파수 식별 태그 칩(Radio Frequency Identification Device Tag Chip)에 관한 것으로서, 특히 전력 소모를 최소화하여 무선 주파수의 인식 거리를 증대시킬 수 있는 무선 주파수 식별 태그 칩용 전압 증배기 회로 및 이 회로를 이용한 무선 주파수 식별 태그 칩에 관한 것이다.
종래기술에 따른 무선 주파수 식별 태그 칩용 전압 증배기 회로의 구성 예와 그에 따른 동작을 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래기술에 따른 무선 주파수 식별 태그 칩용 전압 증배기에 있어서, 다이오드를 이용하는 전압 증배기의 회로도이며, 도 1을 참조하여 종래기술에 따른 무선 주파수 식별 태그 칩용 전압 증배기의 회로 구성 및 동작을 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래기술에 따른 전압 증배기 회로는 기본 구성 다시 말해 하나의 전압 증배 회로 스테이지(stage)로서 안테나 신호 입력단(ANT1, ANT2)에 접속되는 2개의 다이오드(diode)(D11, D12)와 2개의 커패시 터(capacitor)(C11, C12)를 포함한다. 더욱 상세히 상기 전압 증배 회로 스테이지(stage)에 있어서, 다이오드(D12)는 안테나 신호 입력단(ANT1)에 직렬 접속되고, 다이오드(D11)는 안테나 신호 입력단(ANT1, ANT2)의 양단을 가로지르게 병렬로 접속되며, 커패시터(C11)는 안테나 신호 입력단(ANT1)에 직렬 접속되고, 커패시터(C12)는 안테나 신호 입력단(ANT1, ANT2)의 양단을 가로지르게 병렬로 접속된다. 또한 도 1에 도시된 바와 같이 필요 전압과 필요 충전 시간에 따라 상기와 같은 구성의 증배 회로 스테이지가 N개 접속된 구성이 이루어질 수 있다. 즉, 도 1에서 상술한 전압 증배 회로 스테이지가 제 1 전압 증배 회로 스테이지라면, 이러한 제 1 전압 증배 회로 스테이지에 같은 방법으로 2개의 다이오드(D21, D22) 및 2개의 커패시터(C21, C22)를 추가 접속하여 제 2 전압 증배 회로 스테이지를 구성하며, 이와 같은 추가 전압 증배 회로 스테이지를 N개까지 접속할 수 있는 것이며 N번째 전압 증배 회로 스테이지의 2개의 다이오드가 DN1, DN2이고 2개의 커패시터가 CN1, CN2이다.
그러면, 상기와 같이 구성되는 종래기술에 따른 무선 주파수 식별 태그 칩용 전압 증배 회로 (stage)의 작용을 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
안테나 신호 입력단(ANT1, ANT2)에 E×sin(ωt)의 무선 주파수 신호가 입력되고 다이오드의 턴온(turn on)되는 문턱 전압이 Vth라면, 도 1에 있어서 제 1 전압 증배 회로 스테이지의 커패시터(C11)에는 E - Vth의 전압이 발생하고, 커패시터(C12)에는 2×(E - Vth)의 전압이 발생함으로써 입력전압에 비해 2배 증배된 전압이 출력될 수 있다. 이와 같은 방법으로 제 2 전압 증배 회로 스테이지의 커패시 터(C22)에는 2×2×(E - Vth)의 전압이 발생하고 N번째 전압 증배 회로 스테이지의 커패시터(CN2)에는 N×2×(E - Vth)로 증배된 전압이 발생하는 것이다. 결국 각 전압 증배 회로 스테이지의 다이오드는 전압을 전류로 변환하며 커패시터들은 전하를 충전하고 전원을 태그 칩에 공급한다.
도 2는 종래기술에 따른 무선 주파수 식별 태그 칩용 전압 증배기에 있어서, 반도체 스위치를 이용하는 전압 증배기의 회로도이며, 도 2를 참조하여 반도체 스위치를 이용하는 종래기술에 따른 전압 증배기 회로의 구성과 작용을 설명하면 다음과 같다.
도 2에 도시된 바와 같이, 반도체 스위치를 이용하는 종래기술에 따른 전압 증배기 회로는 기본 구성 다시 말해 하나의 전압 증배 회로 스테이지(stage)로서 안테나 신호 입력단(ANT1, ANT2)에 접속되는 2개의 반도체 스위치(M11, M12)와 2개의 커패시터(capacitor)(C11, C12)를 포함한다. 더욱 상세히 상기 전압 증배 회로 스테이지(stage)에 있어서, 반도체 스위치(M12)는 안테나 신호 입력단(ANT1)에 직렬 접속되고, 반도체 스위치(M11)는 안테나 신호 입력단(ANT1, ANT2)의 양단을 가로지르게 병렬로 접속되며, 커패시터(C11)는 안테나 신호 입력단(ANT1)에 직렬 접속되고, 커패시터(C12)는 안테나 신호 입력단(ANT1, ANT2)의 양단을 가로지르게 병렬로 접속된다. 각각의 반도체 스위치(M11, M12)는 드레인(Drain)(D11, D12)과 소스(Source)(S11, S12), 게이트(Gate)(G11, G12) 및 백 게이트(Back Gate)(B11, B12)를 가지는 트랜지스터(transistor)로서 바이폴라 트랜지스터(Bipolar Transistor), 엔 모스 트랜지스터(NMOS Transistor) 또는 씨모스 트랜지스터(CMOS Transistor)로 구성될 수 있다.
또한 도 3에 도시된 바와 같이 필요 전압과 필요 충전 시간에 따라 상기와 같은 구성의 증배 회로 스테이지가 N개 접속된 구성이 이루어질 수 있다. 즉, 도 2에서 상술한 전압 증배 회로 스테이지가 제 1 전압 증배 회로 스테이지라면, 이러한 제 1 전압 증배 회로 스테이지에 같은 방법으로 2개의 반도체 스위치(M21, M22) 및 2개의 커패시터(C21, C22)를 추가 접속하여 제 2 전압 증배 회로 스테이지를 구성하며, 이와 같은 추가 전압 증배 회로 스테이지를 N개까지 접속할 수 있는 것이며 N번째 전압 증배 회로 스테이지의 2개의 반도체 스위치가 MN1, MN2이고 2개의 커패시터가 CN1, CN2이다.
이와 같이 구성되는 반도체 스위치를 이용하는 종래기술에 따른 무선 주파수 식별 태그 칩용 전압 증배 회로 (stage)의 작용을 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
안테나 신호 입력단(ANT1, ANT2)에 E×sin(ωt)의 무선 주파수 신호가 입력되고 반도체 스위치의 턴온(turn on)되는 문턱 전압이 Vth라면, 도 1의 종래기술 회로와 마찬가지로 제 1 전압 증배 회로 스테이지의 커패시터(C11)에는 E - Vth의 전압이 발생하고, 커패시터(C12)에는 2×(E - Vth)의 전압이 발생함으로써 입력전압에 비해 2배 증배된 전압이 출력될 수 있다. 이와 같은 방법으로 제 2 전압 증배 회로 스테이지의 커패시터(C22)에는 2×2×(E - Vth)의 전압이 발생하고 N번째 전압 증배 회로 스테이지의 커패시터(CN2)에는 N×2×(E - Vth)로 증배된 전압이 발생한다. 각 전압 증배 회로 스테이지의 다이오드는 전압을 전류로 변환하며 커패시 터들은 전하를 충전하고 전원을 태그 칩에 공급한다.
도 1 내지 도 3에 도시한 종래기술에 따른 무선 주파수 식별 태그 칩용 전압 증배 회로에 있어서, 태그 칩에 공급되어야 하는 전원, 안테나에 유기(입력)되는 전압(E) 및 주파수(ω), 충전시간 등을 고려하여 스테이지 수, 다이오드 또는 트랜지스터 크기 및 커패시터 용량들을 결정한다.
도 1에 도시되고 상술한 다이오드를 이용하는 종래기술에 있어서, 전압 증배기 회로의 주요 구성부품인 다이오드는 일반 다이오드보다 순 방향 전압강하 값이 낮고 스위칭 속도가 빠른 특성을 가진 쇼트키 다이오드(Schottky Diode)를 사용하는 것이 바람직하다. 그러나 쇼트키 다이오드는 일반 다이오드에 비해 제조 공정이 복잡하여 일반적인 반도체 공정으로 제조되지 않고 특수 공정을 요구하여 일반 다이오드에 비해 단가가 비싸다. 그에 따라 쇼트키 다이오드를 전압 증배기 회로에 사용해야 하는 태그 칩의 제조 비용이 상승하는 문제가 있다.
한편, 도 2, 3에 도시되고 상술한 반도체 스위치를 이용하는 종래기술에 있어서, 전압 증배기 회로의 출력전압은 상술한 바와 같이 N×2×(E-Vth)로 결정된다. 여기서 N은 스테이지 수, E은 안테나에 유기(입력)되는 전압의 크기, Vth는 반도체 스위치의 문턱 전압이다. 따라서 스테이지 수 및 입력 전압의 크기를 조정할 수 없다고 가정했을 때, 문턱 전압이 전력변환의 효율 즉, 출력전압의 크기를 결정하는 주요인이 되고 태그 칩의 성능에도 큰 영향을 미친다.
반도체 스위치로서 CMOS공정을 이용하여 값싸게 이용할 수 있는 MOS 트랜지스터에 있어서 문턱 전압 즉 턴 온(turn on) 전압은 다음 식과 같이 결정된다.
Figure 112007057631474-pat00001
여기서 Vth0는 반도체 스위치의 소스(Source)(S)와 백 게이트(Back Gate)(B) 간의 전압이 0(영)일 때(즉, VSB=0) 다시 말해서 백 게이트(B)가 소스(S)에 직접 전기적으로 접속된 경우 문턱 전압 값이고, γ와 φ값은 공정에 따른 상수 값이다. 그러나 백 게이트(B)가 공정에 따라서 소스(S)에 연결할 수 없는 경우 안테나 단자 도는 접지 단자에 접속된다. 따라서 반도체 스위치의 소스(Source)(S)와 백 게이트(Back Gate)(B) 간의 전압이 0이 아니게 되므로, 문턱 전압(Vth)은 소스(Source)(S)와 백 게이트(Back Gate)(B) 간의 전압(VSB)에 의해 결정되고 전압(VSB)의 증가에 따라 문턱 전압(Vth)은 증가한다. 문턱 전압(Vth)의 증가는 N×2×(E-Vth)로 표현되는 전압 증배기 회로의 출력 전압에 있어서 출력 전압의 감소 효과로 나타난다.
따라서 태그 칩에 공급되어야 하는 충분한 전압까지 충전되기 위해서 더욱 긴 충전 시간이 필요하게 되며 안테나 단자에 유기(입력)되는 입력전압에 따라 태그 칩의 인식 거리 등의 성능이 감소하게 되는 문제점이 있다.
따라서 본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해소하는 것으로서, 본 발명의 일 목적은 고가의 특수공정 대신에 저렴한 제작단가로 제조할 수 있는 일반 CMOS공정에서 제조한 쇼트키 다이오드를 사용하는 무선 주파수 식별 태그 칩용 전압 증배기를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 반도체 스위치를 이용하는 무선 주파수 식별 태그 칩용 전압 증배기에 있어서 문턱 전압을 낮추어서 출력 전압을 높힐 수 있어서 짧은 충전 시간만을 필요로 하며 인식 거리는 늘릴 수 있는 무선 주파수 식별 태그 칩용 전압 증배기를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 본 발명에 따른 무선 주파수 식별 태그 칩용 전압 증배기를 이용하는 무선 주파수 식별 태그를 제공하는 것이다.
상기 본 발명의 일 목적은, 무선 주파수 식별 태그 칩용 전압 증배기에 있어서,
상기 무선 주파수 식별 태그 칩의 안테나에 접속되고, 상기 안테나로부터 수신되는 무선 주파수 전압 신호를 전류 신호로 변환하여 제공하는 쇼트키 다이오드, 여기서 상기 쇼트키 다이오드는 CMOS공정에 의해 제작된 다이오드이고;
상기 쇼트키 다이오드로부터의 전류 신호에 의해 전하를 충전하여 상기 태그 칩에 전원을 공급하는 커패시터, 여기서 적어도 2개의 상기 쇼트키 다이오드와 적어도 2개의 상기 커패시터에 의해 적어도 하나의 전압 증배기 스테이지를 구성하는 상기 커패시터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 무선 주파수 식별 태그 칩용 전압 증배기를 제공함으로써 달성될 수 있다.
상기 본 발명의 다른 목적은, 무선 주파수 식별 태그 칩용 전압 증배기에 있어서,
상기 무선 주파수 식별 태그 칩의 안테나 입력 일단에 직렬 접속되고 전하를 충전하고 전원을 상기 무선 주파수 식별 태그 칩에 공급하기 위한 제 1 커패시터;
상기 무선 주파수 식별 태그 칩의 안테나 입력 양단에 가로지르게 접속되고, 상기 안테나로부터 수신되는 무선 주파수 전압 신호를 전류 신호로 변환하여 제공하며, 소스와 드레인과 게이트와 백 게이트를 갖고 상기 안테나의 일단에 접속되는 제 1 반도체 스위치;
상기 제 1 커패시터 및 제 1 MOS 트랜지스터에 병렬로 접속되어 상기 제 1 커패시터 및 제 1 MOS 트랜지스터와 함께 증배 회로를 구성하고, 상기 제 1 커패시터의 전압 신호를 전류 신호로 변환하여 제공하고, 소스와 드레인과 게이트와 백 게이트를 갖는 제 2 반도체 스위치;
상기 제 1 커패시터 및 제 1 반도체 스위치에 병렬로 접속되어 상기 제 1 커패시터 및 제 1 반도체 스위치와 함께 증배 회로를 구성하고, 상기 제 2 반도체 스위치가 제공하는 전류 신호에 의한 전하를 충전하고 전원을 상기 무선 주파수 식별 태그 칩에 공급하기 위한 제 2 커패시터; 및
상기 제 1 및 제 2 반도체 스위치가 턴 온하는 문턱 전압을 낮추기 위한 바이어스 전압을 공급할 수 있도록 상기 제 1 및 제 2 반도체 스위치의 백 게이트에 접속되는 전압 원을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 무선 주파수 식별 태그 칩용 전압 증배기를 제공함으로써 달성될 수 있다.
상기 본 발명의 또 다른 목적은, 안테나에 접속되어 무선 주파수 신호를 송수신하는 무선 주파수 식별 태그에 있어서,
상기 무선 주파수 식별 태그의 식별 정보를 무선 송신하기 위해 변조하여 상기 안테나에 제공하는 변조/스위치 회로 부;
상기 무선 주파수 식별 태그 칩의 안테나에 접속되고, 상기 안테나로부터 수신되는 무선 주파수 전압 신호를 전류 신호로 변환하여 제공하며 소스와 드레인과 게이트와 백 게이트를 갖는 예컨대 MOS 트랜지스터 같은 반도체 스위치와, 상기 반 도체 스위치로부터의 전류 신호에 의해 전하를 충전하여 상기 태그 칩에 전원을 공급하며 상기 반도체 스위치가 턴 온하는 문턱 전압을 낮추기 위한 바이어스 전압을 공급할 수 있도록 상기 반도체 스위치의 백 게이트에 접속되는 전압 원을 구비하고, 적어도 2개의 상기 반도체 스위치와 적어도 2개의 상기 전압 원으로 적어도 하나의 전압 증배기 스테이지를 구성하는 전압 증배기;
상기 안테나에 접속되어 상기 안테나로부터 수신되는 무선 주파수 신호를 복조하여 출력하는 복조기;
상기 변조/스위치 회로 부 및 상기 복조기에 접속되어, 상기 무선 주파수 식별 태그의 식별 정보를 디지털 신호로서 상기 변조/스위치 회로 부에 제공하고 상기 복조기로부터 수신된 무선 주파수 신호를 디지털 신호로 변환 처리하는 디지털 처리부; 및
상기 디지털 처리부에 접속되고, 상기 무선 주파수 식별 태그의 식별 정보를저장하고 상기 디지털 처리부에 상기 식별 정보를 제공하는 메모리를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 무선 주파수 식별 태그를 제공함으로써 달성될 수 있다.
상기 본 발명의 또 다른 목적은, 안테나에 접속되어 무선 주파수 신호를 송수신하는 무선 주파수 식별 태그에 있어서,
상기 무선 주파수 식별 태그의 식별 정보를 무선 송신하기 위해 변조하여 상기 안테나에 제공하는 변조/스위치 회로 부;
상기 무선 주파수 식별 태그 칩의 안테나에 접속되고 상기 안테나로부터 수 신되는 무선 주파수 전압 신호를 전류 신호로 변환하여 제공하는 CMOS공정에 의해 제작된 쇼트키 다이오드와, 상기 쇼트키 다이오드로부터의 전류 신호에 의해 전하를 충전하여 상기 태그 칩에 전원을 공급하는 커패시터를 구비하는 전압 증배기;
상기 안테나에 접속되어 상기 안테나로부터 수신되는 무선 주파수 신호를 복조하여 출력하는 복조기;
상기 변조/스위치 회로 부 및 상기 복조기에 접속되어, 상기 무선 주파수 식별 태그의 식별 정보를 디지털 신호로서 상기 변조/스위치 회로 부에 제공하고 상기 복조기로부터 수신된 무선 주파수 신호를 디지털 신호로 변환 처리하는 디지털 처리부; 및
상기 디지털 처리부에 접속되고, 상기 무선 주파수 식별 태그의 식별 정보를저장하고 상기 디지털 처리부에 상기 식별 정보를 제공하는 메모리를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 무선 주파수 식별 태그를 제공함으로써 달성될 수 있다.
본 발명에 따른 무선 주파수 식별 태그 칩용 전압 증배기 및 이를 이용한 무선 주파수 식별 태그를 제공함으로써, 고가의 특수공정 대신에 저렴한 제작단가로 제조할 수 있는 일반 CMOS공정에서 제조한 쇼트키 다이오드를 사용하는 무선 주파수 식별 태그 칩용 전압 증배기를 얻을 수 있는 효과가 있다.
반도체 스위치를 이용하는 무선 주파수 식별 태그 칩용 전압 증배기에 있어서 반도체 스위치의 백 게이트에 전압 원을 접속하여 문턱 전압을 낮추어서 출력 전압을 높힐 수 있어서 짧은 충전 시간만을 필요로 하며 인식 거리는 늘릴 수 있는 무선 주파수 식별 태그 칩용 전압 증배기를 얻을 수 있는 효과가 있다.
상기 본 발명에 따른 무선 주파수 식별 태그 칩용 전압 증배기를 이용함으로써 저렴한 제작단가로 제조할 수 있는 일반 CMOS공정에서 제조한 쇼트키 다이오드를 사용하는 무선 주파수 식별 태그를 얻거나 반도체 스위치를 이용하는 무선 주파수 식별 태그 칩용 전압 증배기에 있어서 반도체 스위치의 백 게이트에 전압 원을 접속하여 문턱 전압을 낮추어서 출력 전압을 높힐 수 있어서 짧은 충전 시간만을 필요로 하며 인식 거리는 늘릴 수 있는 무선 주파수 식별 태그를 얻을 수 있는 효과가 있다.
상술한 본 발명의 목적과 이를 달성하는 본 발명의 구성 및 그의 작용 효과는 첨부도면을 참조한 본 발명의 실시 예에 대한 이하의 설명에 의해서 더욱 명확히 이해될 수 있을 것이다.
먼저, 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 주파수 식별 태그 칩용 전압 증배기의 구성을 보여주는 회로도로서, 반도체 스위치를 이용하는 전압 증배기의 회로도이고 반도체 스위치에 문턱 전압을 낮추기 위한 전압 원을 접속한 구성상 특징을 주변 구성요소를 생략하고 간략히 특징적으로 묘사한 회로 도인 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 주파수 식별 태그 칩용 전압 증배기는
무선 주파수 식별 태그 칩의 안테나에 접속되고, 상기 안테나로부터 수신되 는 무선 주파수 전압 신호를 전류 신호로 변환하여 제공하며, 소스(S)와 드레인(D)과 게이트(G)와 백 게이트(BG)를 갖는 예컨대 MOS 트랜지스터와 같은 반도체 스위치(M); 및
상기 반도체 스위치(M)로부터의 전류 신호에 의해 전하를 충전하여 상기 태그 칩에 전원을 공급하며 상기 반도체 스위치(M)가 턴 온하는 문턱 전압을 낮추기 위한 바이어스 전압(VBG)을 공급할 수 있도록 상기 반도체 스위치(M)의 백 게이트(BG)에 접속되는 전압 원(Vcc)을 포함하여 구성된다.
원래 도 4에 도시된 전압 증배기 회로가 본연의 전압 증배 기능을 수행하기 위해서는 하나 MOS 트랜지스터와 하나의 커패시터로 구성된 전압 공급회로에 같은 구성의 전압 공급회로가 병렬로 추가 접속되어 1 스테이지의 전압 증배 회로를 구성해야 한다. 그러나, 도 4에서는 반도체 스위치(M)가 턴 온하는 문턱 전압을 낮추기 위한 바이어스 전압(VBG)을 공급하는 전압원을 부설한 본 발명의 사상을 극명하게 강조하기 위해서 도 4에 있어서 그러한 상세 구성을 생략하고 반도체 스위치(M)의 백 게이트에 접속되는 전압 원만을 상징적으로 도시하였음을 밝혀둔다.
도 4에 도시되고 상기한 전압 원(Vcc)은 일 실시 예에 따라서 커패시터로 구성될 수 있으며, 또한 도 5에 도시된 바와 같이 다른 실시 예에 따라서 상기 전압 원(Vcc)은, 전하를 충전하여 반도체 스위치(M1)의 백 게이트(BG)에 문턱 전압을 낮추기 위한 바이어스 전압을 공급하는 커패시터(CB); 및
상기 커패시터(CB)의 전하 충전 경로에 접속되어, 전압을 전류로 변환하여 상기 커패시터(CB)에 공급하는 추가적 반도체 스위치(MB1)를 포함하여 구성될 수 있다.
도 5에 있어서 미설명 부호 DB1, GB1은 각각 반도체 스위치(MB1)의 드레인 전극과 게이트 전극을 표시하고, 부호 DB1, GB1 간의 점선 표시는 이들 두 전극이 전기적으로 서로 연결될 수 있음을 나타낸다. 또한 미설명 부호 GND는 접지를 의미한다.
도 5에 도시한 전압 증배기 회로도 본연의 전압 증배 기능을 수행하기 위해서는 하나 반도체 스위치와 하나의 커패시터로 구성된 전압 공급회로에 같은 구성의 전압 공급회로가 병렬로 추가 접속되어 1 스테이지의 전압 증배 회로를 구성해야 한다. 그러나, 도 5에서는 반도체 스위치(M)가 턴 온하는 문턱 전압을 낮추기 위한 바이어스 전압(VBG)을 공급하는 전압 원을 부설하고 이러한 전압 원에 전하를 공급하는 전류를 제공하는 추가적 반도체 스위치를 부설한 본 발명의 사상을 극명하게 강조하기 위해서 도 5에 있어서 그러한 상세 구성을 생략하고 반도체 스위치(M)의 백 게이트에 접속되는 전압 원으로서 커패시터(CB)와, 커패시터(CB)에 접속되어 전하를 공급하는 전류를 제공하는 반도체 스위치(MB1)만을 상징적으로 도시하였음을 밝혀둔다.
한편, 도 4 및 5에 도시된 것과 다르게 상세 구성을 모두 보여주면서 본 발명의 일 실시 예에 따른 전압 증배기 회로를 이용한 하나의 전압 증배기 스테이지의 구성 실시 예를 보여주는 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
상기 무선 주파수 식별 태그 칩의 안테나 입력 일단(ANT1)에 직렬 접속되고 전하를 충전하고 전원을 상기 무선 주파수 식별 태그 칩에 공급하기 위한 제 1 커 패시터(C11);
상기 무선 주파수 식별 태그 칩의 안테나 입력 양단(ANT1, ANT2)에 가로지르게 접속되고, 상기 안테나로부터 수신되는 무선 주파수 전압 신호를 전류 신호로 변환하여 제공하며, 소스(Source)와 드레인(Drain)과 게이트(Gate)와 백 게이트(Back Gate)를 갖고 상기 안테나의 일단에 접속되는 제 1 반도체 스위치(M11);
상기 제 1 커패시터(C11) 및 제 1 반도체 스위치(M11)에 병렬로 접속되어 상기 제 1 커패시터(C11) 및 제 1 반도체 스위치(M11)와 함께 증배 회로를 구성하고, 상기 제 1 커패시터(C11)의 전압 신호를 전류 신호로 변환하여 제공하고, 소스와 드레인과 게이트와 백 게이트를 갖는 제 2 반도체 스위치(M12);
상기 제 1 커패시터(C11) 및 제 1 반도체 스위치(M11)에 병렬로 접속되어 상기 제 1 커패시터(C11) 및 제 1 반도체 스위치(M11)와 함께 증배 회로를 구성하고, 상기 제 2 반도체 스위치(M12)가 제공하는 전류 신호에 의한 전하를 충전하고 전원을 상기 무선 주파수 식별 태그 칩에 공급하기 위한 제 2 커패시터(C12); 및
상기 제 1 및 제 2 반도체 스위치(M11, M12)가 턴 온하는 문턱 전압을 낮추기 위한 바이어스 전압을 공급할 수 있도록 상기 제 1 및 제 2 반도체 스위치(M11, M12)의 백 게이트에 접속되는 전압 원을 포함하여 구성된다.
상기 전압 원은 반도체 스위치(M11, M12)의 문턱 전압을 낮추기 위한 바이어스 전압을 제공하는 추가적 커패시터(CB)로 구성될 수 있다.
또한 상기 전압 원은 제 1 및 제 2 반도체 스위치(M11, M12)의 백 게이트에 접속되고, 전하를 충전하여 상기 제 1 및 제 2 반도체 스위치(M11, M12)의 백 게이 트에 문턱 전압을 낮추기 위한 바이어스 전압을 공급하는 추가적 커패시터(CB); 및 상기 추가적 커패시터(CB)의 전하 충전 경로에 접속되어, 전압을 전류로 변환하여 상기 추가적 커패시터(CB)에 공급하는 추가적 반도체 스위치(MB1)를 포함하여 구성될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전압 증배기 회로는 2개의 커패시터와 2개의 반도체 스위치로 구성하는 기존의 전압 증배기 회로에 부가하여, 반도체 스위치의 문턱 전압을 낮추기 위한 바이어스 전압을 공급하기 위해 반도체 스위치의 백 게이트에 전압 원으로서 커패시터를 접속하고 이러한 커패시터의 충전 경로에 전압을 전류로 변환하여 공급하는 별도의 반도체 스위치를 부설한 점이 구성상 특징이다.
한편 도 7은 도 6의 전압 증배기 스테이지를 다수 접속하여 N개의 전압 증배기 스테이지를 구성한 실시 예를 보여주는 회로도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 도 6에 도시된 일 스테이지의 전압 증배기 회로에 제 2 쌍의 반도체 스위치(M21, M22)와, 제 2 쌍의 커패시터(C21, C22) 그리고 문턱 전압을 낮추기 위한 바이어스 전압을 제공하는 커패시터(CB2)과 커패시터(CB2)의 충전 경로에 전압을 전류로 변환하여 공급하는 별도의 반도체 스위치(MB2)를 부가 접속하여 제 2 스테이지의 전압 증배기 회로를 구성할 수 있다. 또한, 도 6에 도시된 일 스테이지의 전압 증배기 회로를 N개 접속 구성하여 N스테이지의 전압 증배기 회로를 구성할 수 있다. 이때 N번째 스테이지의 회로에 있어서 제 N 번째 쌍의 커패시터가 CN1, CN2이고, 제 N 번째 쌍의 반도체 스위치가 MN1, MN2이고, 제 N번째 문턱 전압을 낮추기 위한 바 이어스 전압을 제공하는 커패시터가 CBN이며, 제 N번째 커패시터(CBN)의 충전 경로에 전압을 전류로 변환하여 공급하는 별도의 반도체 스위치가 MBN이다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 무선 주파수 식별 태그 칩용 전압 증배 회로 (stage)의 작용을 도 6 내지 7을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
안테나 신호 입력단(ANT1, ANT2)에 E×sin(ωt)의 무선 주파수 신호가 입력되고 반도체 스위치(M11, M12)가 턴온(turn on)되는 문턱 전압이 Vth라면, 도 6 에 있어서 제 1 전압 증배 회로 스테이지의 커패시터(C11)에는 E - Vth의 전압이 발생하고, 커패시터(C12)에는 2×(E - Vth)의 전압이 발생함으로써 입력전압에 비해 2배 증배된 전압이 출력될 수 있다. 이와 같은 방법으로 도 7의 제 2 전압 증배 회로 스테이지의 커패시터(C22)에는 2×2×(E - Vth)의 전압이 발생하고 N번째 전압 증배 회로 스테이지의 커패시터(CN2)에는 N×2×(E - Vth)로 증배된 전압이 발생하는 것이다. 결국 각 전압 증배 회로 스테이지의 증배된 출력 전압은 전원전압으로서 태그 칩에 공급된다.
한편, 도 8은 CMOS공정을 이용하여 제작한 일반적 P형 MOS FET의 단면도이다.
도 8에 도시된 CMOS공정을 이용하여 제작되는 일반적 P형 MOS FET는 기저층으로서 N-Sub 층과, N-Sub 층에 매설되는 N-Well 층과, 상기 N-Sub 층 및 N-Well 층의 상부 면을 덮도록 형성하는 이산화 규소 층(SiO2 층)과, 수직적으로 상기 N-Well 층에 하부가 매설되고 상기 이산화 규소 층(SiO2 층)를 거쳐 상부 공간으로 노 출되는 상부를 가지며 수평적으로 외곽 측에 형성되는 백 게이트 전극(B)과, P형 MOS FET의 중앙부위에 이산화 규소 층(SiO2 층)상에 형성되는 폴리 층(Poly)과, 폴리 층(Poly)의 양 측부에 마련되고 하부가 이산화 규소 층(SiO2 층)을 거쳐 N-Well 층에 매설되는 드레인(Drain) 전극 층(D) 및 소스(Source) 전극 층(S)과, 상기 폴리 층(Poly) 상부에 형성하는 금속 층(Metal)인 게이트(Gate) 전극 층(G)으로 구성된다.
한편 도 9에 도시된 본 발명에 따른 CMOS공정을 이용하여 제작되는 쇼트키 다이오드의 구성은 도 8에 도시되고 상술한 구성의 일반적 P형 MOS FET의 구조를 참조하여 제작된다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 무선 주파수 식별 태그 칩용 전압 증배기를 구성하는 주요 구성부품으로서 CMOS공정을 이용하여 제작되는 본 발명에 따른 쇼트키 다이오드의 단면도이다.
도 9에 도시된 바와 같이 본 발명의 다른 실시 예에 따른 무선 주파수 식별 태그 칩용 전압 증배기용 쇼트키 다이오드는 CMOS공정에 의해 형성되며,
기 저층인 P-Sub층(P-Sub)과, 상기 P-Sub층(P-Sub)에 의해 측부와 하부가 둘러싸이게 매입 형성되는 N-Well 층(N-Well)과, 상기 P-Sub층(P-Sub) 및 N-Well 층(N-Well)의 상면을 덮게 형성되는 이산화 규소층(SiO2)과, 상기 N-Well 층과 직접 접촉하게 상부 중앙에 형성되는 양극(Anode) 금속(Metal) 층(A)과, 상기 쇼트키 다이오드의 외곽 측에 하부가 상기 N-Well 층에 매입되고 상부가 상기 이산화 규소층 을 통과하여 노출되게 형성되는 기판(Substrate) 층(S) 및
상기 양극 금속 층(A)의 주위에 형성되는 음극(Cathode) 층(C)을 포함하여 구성된다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 무선 주파수 식별 태그 칩용 전압 증배기용 쇼트키 다이오드는 도 8의 CMOS공정에 의해 형성된 일반적 P형 MOS FET의 구조와 달리 양극 금속 층(A)을 폴리 층과 이산화 규소층을 거치지 않고 직접 N-Well 층에 접촉하게 형성하는 점과 적어도 하나의 N+ 층 즉, 음극 층(C)를 양극 금속 층(A) 주위에 형성한 점이 구성상 특징이다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 무선 주파수 식별 태그 칩용 전압 증배기용 쇼트키 다이오드를 사용한 무선 주파수 식별 태그 칩용 전압 증배기의 구성은 전술한 도 1을 참조한 종래기술에 따른 선 주파수 식별 태그 칩용 전압 증배기의 회로 구성을 참조할 수 있는 바와 같이, 다시 말해 회로 구성은 도 1의 회로도와 동일하게 구성하고 사용되는 쇼트키 다이오드만 상기 설명한 본 발명에 따라서 CMOS공정에 따라서 제작되고 상기의 도 9와 같은 구조를 갖는 쇼트키 다이오드를 사용하여 구성될 수 있다. 따라서 본 발명의 다른 실시 예에 따른 무선 주파수 식별 태그 칩용 전압 증배기용 쇼트키 다이오드를 사용한 무선 주파수 식별 태그 칩용 전압 증배기의 구성은,
상기 무선 주파수 식별 태그 칩의 안테나에 접속되고, 상기 안테나로부터 수신되는 무선 주파수 전압 신호를 전류 신호로 변환하여 제공하는 쇼트키 다이오드(도 1의 부호 D11 내지 DN2 참조), 여기서 상기 쇼트키 다이오드는 CMOS공정에 의 해 제작된 다이오드이고; 상기 쇼트키 다이오드로부터의 전류 신호에 의해 전하를 충전하여 상기 태그 칩에 전원을 공급하는 커패시터(도 1의 부호 C11 내지 CN2 참조), 여기서 적어도 2개의 상기 쇼트키 다이오드와 적어도 2개의 상기 커패시터에 의해 적어도 하나의 전압 증배기 스테이지를 구성하는 상기 커패시터를 포함하여 구성된다.
본 발명에 따른 쇼트키 다이오드는 턴 온(Turn On) 저항값이 낮고, 정션 커패시터(Junction Capacitor) 값이 매우 낮아 안테나와 임피던스 매칭이 어려운 특성은 일반적 쇼트키 다이오드와 동일하지만 일반 쇼트키 다이오드와 달리 특수 공정이 아닌 일반 CMOS 공정으로 제조될 수 있고 따라서 저렴한 제작비용으로 제조할 수 있다는 차별점을 가진다.
한편, 본 발명에 따른 무선 주파수 식별 태그 칩의 회로 구성과 회로 구성 요소들의 작용을 도 10을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 무선 주파수 식별 태그 칩의 회로는 도 10에 도시된 바와 같이 안테나(101)에 접속되어 무선 주파수 신호를 송수신하는 무선 주파수 식별 태그칩(RFID TAG CHIP)(100)으로 구성되며, 무선 주파수 식별 태그 칩(이하 태그로 약함)(100)은,
상기 태그(100)의 식별 정보를 무선 송신하기 위해 변조하여 안테나(101)에 제공하는 변조/스위치 회로 부(10);
태그(100)의 안테나(101)에 접속되고, 상기 안테나(101)로부터 수신되는 무선 주파수 전압 신호를 전류 신호로 변환하여 제공하며 전압 증배기(20);
상기 안테나(101)에 접속되어 상기 안테나(101)로부터 수신되는 무선 주파수 신호를 복조하여 출력하는 복조기(30);
상기 변조/스위치 회로 부(10) 및 상기 복조기(30)에 접속되어, 상기 태그(100)의 식별 정보를 디지털 신호로서 상기 변조/스위치 회로 부(10)에 제공하고 상기 복조기(30)로부터 수신된 무선 주파수 신호를 디지털 신호로 변환 처리하는 디지털 처리부(40); 및
상기 디지털 처리부(40)에 접속되고, 상기 태그(100)의 식별 정보를 저장하고 상기 디지털 처리부(40)에 상기 식별 정보를 제공하는 메모리(MEMORY)(50)를 포함하여 구성된다.
본 발명에 따른 상기 무선 주파수 식별 태그 칩(100)의 회로는 전압 증배기(20)가 본 발명에 따라서 앞서 설명한 구성과 작용효과를 갖는다는 데 특징이 있다.
따라서, 본 발명에 따른 상기 무선 주파수 식별 태그 칩(100)의 회로는 전압 증배기가 본 발명에 따라서 두 가지 실시 예(즉 CMOS 고정으로 제조되는 쇼트키 다이오드를 사용하는 실시 예와 반도체 스위치를 사용하고 반도체 스위치의 백 게이트에 문턱 전압을 낮추기 위한 전압 원을 접속하는 다른 실시 예)가 있으므로 2가지 구성의 실시 예를 가진다. 즉, 전압 증배기(20)는 상기 안테나로부터 수신되는 무선 주파수 전압 신호를 전류 신호로 변환하여 제공하며 소스와 드레인과 게이트와 백 게이트를 갖는 반도체 스위치(M11, M12, M21, M22 ...MN1, MN2)와, 상기 반도체 스위치(M11, M12, M21, M22 ...MN1, MN2)에 접속되어 상기 반도체 스위 치(M11, M12, M21, M22 ...MN1, MN2)가 제공하는 전류 신호에 의해 전하를 충전하는 커패시터(C11, C12, C21, C22 ... CN1, CN2)에 의해 전압 공급회로를 구성하고, 상기 전압 공급회로를 적어도 하나 추가 접속하여 전압 증배 회로를 형성하며, 상기 반도체 스위치(M11, M12, M21, M22 ...MN1, MN2)가 턴 온하는 문턱 전압을 낮추기 위한 바이어스 전압을 공급할 수 있도록 상기 반도체 스위치(M11, M12, M21, M22 ...MN1, MN2)의 백 게이트에 접속되는 전압 원을 구비하여 적어도 하나의 전압 증배기 스테이지가 구성된다.
상기 전압 원은 추가적 커패시터(CB)로 구성될 수 있고, 다른 실시 예로서 상기 반도체 스위치(M11, M12, M21, M22 ...MN1, MN2)의 백 게이트에 접속되고, 전하를 충전하여 상기 반도체 스위치(M11, M12, M21, M22 ...MN1, MN2)의 백 게이트에 문턱 전압을 낮추기 위한 바이어스 전압을 공급하는 추가적 커패시터(CB); 및
상기 커패시터(CB)의 전하 충전 경로에 접속되어, 전압을 전류로 변환하여 상기 커패시터(CB)에 공급하는 추가적 반도체 스위치(MB1 ...MBN)를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따라서 전압 증배기(20)는, 상기 무선 주파수 식별 태그 칩의 안테나에 접속되고 상기 안테나로부터 수신되는 무선 주파수 전압 신호를 전류 신호로 변환하여 제공하는 CMOS공정에 의해 제작된 쇼트키 다이오드(도 9 참조)와, 상기 쇼트키 다이오드로부터의 전류 신호에 의해 전하를 충전하여 상기 태그 칩에 전원을 공급하는 커패시터를 구비하여 구성될 수 있다.
상기 쇼트키 다이오드는, 도 9를 참조할 수 있는 바와 같이,
CMOS공정에 의해 형성되고,
기 저층인 P-Sub층(P-Sub);
상기 P-Sub층(P-Sub)에 의해 측부와 하부가 둘러싸이게 형성되는 N-Well 층(N-Well);
상기 P-Sub층(P-Sub) 및 N-Well 층(N-Well)의 상면을 덮게 형성되는 이산화 규소층(SiO2);
상기 N-Well 층(N-Well)과 직접 접촉하게 상부 중앙에 형성되는 양극 금속 층(A); 및
적어도 하나가 상기 양극 금속 층(A)의 주위에 형성되는 음극 층(C)을 포함하여 구성된다.
도 1은 종래기술에 따른 무선 주파수 식별 태그 칩용 전압 증배기에 있어서, 다이오드를 이용하는 전압 증배기의 회로도이고,
도 2는 종래기술에 따른 무선 주파수 식별 태그 칩용 전압 증배기에 있어서, 반도체 스위치를 이용하는 전압 증배기의 회로도이며,
도 3은 종래기술에 따른 무선 주파수 식별 태그 칩용 전압 증배기에 있어서 반도체 스위치를 이용하는 전압 증배기의 회로도로서, N개의 전압 증배기 스테이지가 접속 구성된 회로도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 주파수 식별 태그 칩용 전압 증배기의 구성을 보여주는 회로도로서, 반도체 스위치를 이용하는 전압 증배기의 회로도이고 반도체 스위치에 문턱 전압을 낮추기 위한 전압 원을 접속한 구성상 특징을 주변 구성요소를 생략하고 간략히 특징적으로 묘사한 회로 도이며,
도 5는 도 4의 실시 예에 대한 더욱 구체적인 실시 예에 따른 반도체 스위치를 이용하는 전압 증배기의 회로도로서 문턱 전압을 낮추기 위한 전압 원에 전하를 공급하는 추가적 반도체 스위치를 접속한 실시 예의 특징으로 주변 구성요소를 생략하고 간략히 특징적으로 묘사한 회로도이고,
도 6은 도 5의 전압 증배기 회로를 이용하여 하나의 전압 증배기 스테이지를 구성한 실시 예를 보여주는 회로도이며,
도 7은 도 6의 전압 증배기 스테이지를 다수 접속하여 N개의 전압 증배기 스테이지를 구성한 실시 예를 보여주는 회로도이고,
도 8은 CMOS공정을 이용하여 제작한 일반적 P형 MOS FET의 단면도이고,
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 무선 주파수 식별 태그 칩용 전압 증배기를 구성하는 주요 구성부품으로서 CMOS공정을 이용하여 제작되는 본 발명에 따른 쇼트키 다이오드의 단면도이며,
도 10은 본 발명에 따른 무선 주파수 식별 태그 칩의 구성을 보여주는 회로 기능 블록도이다.
*도면의 주요부에 대한 부호의 설명
C11, C12, C21, C22, CN1, CN2: 커패시터
D11, D12, D21, D22, DN1, DN2: 다이오드
ANT1, ANT2: 안테나 신호입력 단 GND: 접지
M11, M12, M21, M22, MN1, MN2: 반도체 스위치
MB1, MB2, MBN: 반도체 스위치
CB, CB1, CB2, CBN: 커패시터
100: 무선 주파수 식별 태그 칩
10: 변조기/스위치 20: 전압 증배기
30: 복조기 40: 디지털 처리부
50: 메모리 101: 안테나

Claims (10)

  1. 무선 주파수 식별 태그 칩용 전압 증배기에 있어서,
    상기 무선 주파수 식별 태그 칩의 안테나 입력 일단에 직렬 접속되고 전하를 충전하고 전원을 상기 무선 주파수 식별 태그 칩에 공급하기 위한 제 1 커패시터;
    상기 무선 주파수 식별 태그 칩의 안테나 입력 양단에 가로지르게 접속되고, 상기 안테나로부터 수신되는 무선 주파수 전압 신호를 전류 신호로 변환하여 제공하며, 소스와 드레인과 게이트와 백 게이트를 갖고 상기 안테나의 일단에 접속되는 제 1 반도체 스위치;
    상기 제 1 커패시터 및 제 1 반도체 스위치에 병렬로 접속되어 상기 제 1 커패시터 및 제 1 반도체 스위치와 함께 증배 회로를 구성하고, 상기 제 1 커패시터의 전압 신호를 전류 신호로 변환하여 제공하고, 소스와 드레인과 게이트와 백 게이트를 갖는 제 2 반도체 스위치;
    상기 제 1 커패시터 및 제 1 반도체 스위치에 병렬로 접속되어 상기 제 1 커패시터 및 제 1 반도체 스위치와 함께 증배 회로를 구성하고, 상기 제 2 반도체 스위치가 제공하는 전류 신호에 의한 전하를 충전하고 전원을 상기 무선 주파수 식별 태그 칩에 공급하기 위한 제 2 커패시터; 및
    상기 제 1 및 제 2 반도체 스위치가 턴 온하는 문턱 전압을 낮추기 위한 바이어스 전압을 공급할 수 있도록 상기 제 1 및 제 2 반도체 스위치의 백 게이트에 접속되는 전압 원을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 식별 태그 칩용 전압 증배기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전압 원은 추가적 커패시터로 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 식별 태그 칩용 전압 증배기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전압 원은,
    상기 반도체 스위치의 백 게이트에 접속되고, 전하를 충전하여 상기 반도체 스위치의 백 게이트에 문턱 전압을 낮추기 위한 바이어스 전압을 공급하는 추가적 커패시터; 및
    상기 커패시터의 전하 충전 경로에 접속되어, 전압을 전류로 변환하여 상기 커패시터에 공급하는 추가적 반도체 스위치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 식별 태그 칩용 전압 증배기.
  4. 무선 주파수 식별 태그 칩용 전압 증배기에 있어서,
    상기 무선 주파수 식별 태그 칩의 안테나에 접속되고, 상기 안테나로부터 수신되는 무선 주파수 전압 신호를 전류 신호로 변환하여 제공하는 쇼트키 다이오드, 여기서 상기 쇼트키 다이오드는 CMOS공정에 의해 제작된 다이오드이고;
    상기 쇼트키 다이오드로부터의 전류 신호에 의해 전하를 충전하여 상기 태그 칩에 전원을 공급하는 커패시터, 여기서 적어도 2개의 상기 쇼트키 다이오드와 적어도 2개의 상기 커패시터에 의해 적어도 하나의 전압 증배기 스테이지를 구성하는 상기 커패시터를 포함하여 구성되고,
    상기 쇼트키 다이오드는,
    CMOS공정에 의해 형성하는,
    기 저층인 P-Sub층;
    상기 P-Sub층에 의해 측부와 하부가 둘러싸이게 매입 형성되는 N-Well 층;
    상기 P-Sub층 및 N-Well 층의 상면을 덮게 형성되는 이산화 규소층;
    상기 N-Well 층과 직접 접촉하게 상부 중앙에 형성되는 양극 금속 층;
    상기 쇼트키 다이오드의 외곽 측에 하부가 상기 N-Well 층에 매입되고 상부가 상기 이산화 규소층을 통과하여 노출되게 형성되는 기판 층 및
    적어도 하나가 상기 양극 금속 층의 주위에 형성되는 음극 층을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 식별 태그 칩용 전압 증배기.
  5. 삭제
  6. 안테나에 접속되어 무선 주파수 신호를 송수신하는 무선 주파수 식별 태그에 있어서,
    상기 무선 주파수 식별 태그의 식별 정보를 무선 송신하기 위해 변조하여 상 기 안테나에 제공하는 변조/스위치 회로 부;
    상기 안테나로부터 수신되는 무선 주파수 전압 신호를 전류 신호로 변환하여 제공하며 소스와 드레인과 게이트와 백 게이트를 갖는 반도체 스위치와, 상기 반도체 스위치에 접속되어 상기 반도체 스위치가 제공하는 전류 신호에 의해 전하를 충전하는 커패시터에 의해 전압 공급회로를 구성하고, 상기 전압 공급회로를 적어도 하나 추가 접속하여 전압 증배 회로를 형성하며, 상기 반도체 스위치가 턴 온하는 문턱 전압을 낮추기 위한 바이어스 전압을 공급할 수 있도록 상기 반도체 스위치의 백 게이트에 접속되는 전압 원을 구비하여 적어도 하나의 전압 증배기 스테이지를 구성하는 전압 증배기;
    상기 안테나에 접속되어 상기 안테나로부터 수신되는 무선 주파수 신호를 복조하여 출력하는 복조기;
    상기 변조/스위치 회로 부 및 상기 복조기에 접속되어, 상기 무선 주파수 식별 태그의 식별 정보를 디지털 신호로서 상기 변조/스위치 회로 부에 제공하고 상기 복조기로부터 수신된 무선 주파수 신호를 디지털 신호로 변환 처리하는 디지털 처리부; 및
    상기 디지털 처리부에 접속되고, 상기 무선 주파수 식별 태그의 식별 정보를저장하고 상기 디지털 처리부에 상기 식별 정보를 제공하는 메모리를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 식별 태그.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 전압 원은 추가적 커패시터로 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 식별 태그.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 반도체 스위치의 백 게이트에 접속되고, 전하를 충전하여 상기 반도체 스위치의 백 게이트에 문턱 전압을 낮추기 위한 바이어스 전압을 공급하는 추가적 커패시터; 및
    상기 커패시터의 전하 충전 경로에 접속되어, 전압을 전류로 변환하여 상기 커패시터에 공급하는 추가적 반도체 스위치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 식별 태그.
  9. 안테나에 접속되어 무선 주파수 신호를 송수신하는 무선 주파수 식별 태그에 있어서,
    상기 무선 주파수 식별 태그의 식별 정보를 무선 송신하기 위해 변조하여 상기 안테나에 제공하는 변조/스위치 회로 부;
    상기 무선 주파수 식별 태그의 안테나에 접속되고 상기 안테나로부터 수신되는 무선 주파수 전압 신호를 전류 신호로 변환하여 제공하는 CMOS공정에 의해 제작된 쇼트키 다이오드와, 상기 쇼트키 다이오드로부터의 전류 신호에 의해 전하를 충전하여 상기 무선 주파수 식별 태그에 전원을 공급하는 커패시터를 구비하는 전압 증배기;
    상기 안테나에 접속되어 상기 안테나로부터 수신되는 무선 주파수 신호를 복조하여 출력하는 복조기;
    상기 변조/스위치 회로 부 및 상기 복조기에 접속되어, 상기 무선 주파수 식별 태그의 식별 정보를 디지털 신호로서 상기 변조/스위치 회로 부에 제공하고 상기 복조기로부터 수신된 무선 주파수 신호를 디지털 신호로 변환 처리하는 디지털 처리부; 및
    상기 디지털 처리부에 접속되고, 상기 무선 주파수 식별 태그의 식별 정보를저장하고 상기 디지털 처리부에 상기 식별 정보를 제공하는 메모리를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 식별 태그.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 쇼트키 다이오드는,
    CMOS공정에 의해 형성되고,
    기 저층인 P-Sub층;
    상기 P-Sub층에 의해 측부와 하부가 둘러싸이게 형성되는 N-Well 층;
    상기 P-Sub층 및 N-Well 층의 상면을 덮게 형성되는 이산화 규소층;
    상기 N-Well 층과 직접 접촉하게 상부 중앙에 형성되는 양극 금속 층; 및
    적어도 하나가 상기 양극 금속 층의 주위에 형성되는 음극 층을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 식별 태그.
KR1020070079748A 2007-08-08 2007-08-08 무선 주파수 식별 태그 칩용 전압 증배기 및 이를 이용한무선 주파수 식별 태그 KR100928932B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070079748A KR100928932B1 (ko) 2007-08-08 2007-08-08 무선 주파수 식별 태그 칩용 전압 증배기 및 이를 이용한무선 주파수 식별 태그

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070079748A KR100928932B1 (ko) 2007-08-08 2007-08-08 무선 주파수 식별 태그 칩용 전압 증배기 및 이를 이용한무선 주파수 식별 태그

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090015436A KR20090015436A (ko) 2009-02-12
KR100928932B1 true KR100928932B1 (ko) 2009-11-30

Family

ID=40685001

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070079748A KR100928932B1 (ko) 2007-08-08 2007-08-08 무선 주파수 식별 태그 칩용 전압 증배기 및 이를 이용한무선 주파수 식별 태그

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100928932B1 (ko)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100270001B1 (ko) 1995-12-11 2000-10-16 다니구찌 이찌로오, 기타오카 다카시 전위 발생 회로
KR20010009333A (ko) * 1999-07-09 2001-02-05 이장무 전하 펌프
KR100327642B1 (ko) 1998-03-16 2002-03-08 가네꼬 히사시 바람직하지 않은 백-게이트 바이어스 효과에 의한 문턱값의변화없이 음의 전압을 발생시키는 차아지 펌프

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100270001B1 (ko) 1995-12-11 2000-10-16 다니구찌 이찌로오, 기타오카 다카시 전위 발생 회로
KR100327642B1 (ko) 1998-03-16 2002-03-08 가네꼬 히사시 바람직하지 않은 백-게이트 바이어스 효과에 의한 문턱값의변화없이 음의 전압을 발생시키는 차아지 펌프
KR20010009333A (ko) * 1999-07-09 2001-02-05 이장무 전하 펌프

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
전자공학회 논문지(제목: UFD 대역 수동형 RFID 태그 쇼트키 다이오드 특성 분석 및 전압체배기 설계), 발표일 2007.07*

Also Published As

Publication number Publication date
KR20090015436A (ko) 2009-02-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102386789B (zh) 高效电荷泵
US9666569B2 (en) Switch circuit of cascode type having high speed switching performance
US20180069486A1 (en) Rf-to-dc power converters for wireless powering
US9525410B2 (en) Power management chips and power management devices including the same
US7724070B2 (en) Charge-pump circuit and boosting method for charge-pump circuit
CN103986449A (zh) 体偏置开关装置
US20070170519A1 (en) Driver for Driving a Load Using a Charge Pump Circuit
JP4463891B2 (ja) トランスポンダ
US6026003A (en) Charge pump circuit and method for generating a bias voltage
JP2004146862A (ja) スイッチ半導体集積回路
US8445947B2 (en) Electronic circuit having a diode-connected MOS transistor with an improved efficiency
US20100207679A1 (en) Conduction switching circuit, conduction switching circuit block, and operating method of conduction switching circuit
US20080259665A1 (en) Rectifier Circuit, Circuit Arrangement and Method for Manufactiring a Rectifier Circuit
KR20090127173A (ko) 전자 태그용 반도체 장치 및 ｒｆｉｄ 태크
JP2010212801A (ja) スイッチ回路
CN103036549A (zh) Rf开关电路、rf开关以及用于切换rf信号的方法
US20120139570A1 (en) Semiconductor device and method for testing same
US20190252998A1 (en) Rectifying method and rectifying device
KR100928932B1 (ko) 무선 주파수 식별 태그 칩용 전압 증배기 및 이를 이용한무선 주파수 식별 태그
US10044290B2 (en) Energy harvester, corresponding apparatus and method
US20090207539A1 (en) I/o circuit
EP0865149B1 (en) High current CMOS charge pump, particularly for flash EEPROM memories
CA1307821C (en) Integratable synchronous rectifier
JP2009025043A (ja) 半導体集積装置およびその検査方法
JP2007528688A (ja) 非準静的整流回路

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120919

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130916

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141114

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151116

Year of fee payment: 7