NL8004852A

NL8004852A - Geintegreerde, in stijgtijd geregelde, spanning- generatorstelsels.

Info

Publication number: NL8004852A
Application number: NL8004852A
Authority: NL
Original assignee: Xicor Inc
Priority date: 1979-08-31
Filing date: 1980-08-27
Publication date: 1981-03-03
Also published as: GB2061045B; GB2125215B; IT1188950B; IT1143098B; GB8302987D0; IT8049575A0; GB2061045A; GB2058502A; GB2125215A; IT8049574A0; GB2058502B; NL8004857A; IT8049575A1

Description

1Λ VO 0858

Titel : Geïntegreerde, in stijgtijd geregelde, spanninggeneratorstelsels.

De uitvinding heeft in het algemeen betrekking op het gebied van op logisch niveau gekoppelde, hoogspanninggeneratorstelsels met geïntegreerde keten, en meer in het bijzonder op op logisch niveau gekoppelde, in stijgtijd geregelde, hoogspanninggeneratorstelsels met geïntegreer-^ de keten en gepoorte diodereferentie, welke stelsels in het bijzonder zijn aangepast voor het bedienen van niet-vluchtige geheugenstelsels met geïntegreerde keten, welke stelsels geïntegreerde drijvende poortke-tenelementen omvatten voor het opslaan van informatie als een elektrische ladingtoestand van de drijvende poortelementen. In dit verband wordt gewezen op hetgeen is vervat in de Nederlandse octrooiaanvrage Nrs.

108000k05 en 8000ko6.

Bij vele geheugenstelsels met geïntegreerde keten wordt gebruik gemaakt van bistabiele halfgeleiderketens, zoals flip-flop ketens als geheugencellen voor het opslaan van binaire gegevens (enen en nullen). Opdat dergelijke statische geheugencellen informatie kunnen opslaan, 15 moet elektrische stroom van een elektrische krachtbron voortdurend in een van de twee dwars gekoppelde ketentakken, en betrekkelijk afwezig zijn uit de andere tak. Twee (binair) te onderscheiden geheugentoestan-den voor informatie-opslag worden zodoende verschaft in afhankelijkheid van welke tak geleidend is en welke dienovereenkomstig niet-geleidend.

20 Dienovereenkomstig worden dergelijke halfgeleidergeheugencellen beschouwd als 'Vluchtig", omdat indien elektrische energie wordt weggenomen, de stroom voor het onderscheiden van de geheugentoestand ophoudt te stromen in de stroomdragende tak, en de informatie in de cel dienovereenkomstig verloren is. Andere soorten dynamische geheugenstel-25 seis met geïntegreerde keten vereisen energie voor het voortdurend met tussenpozen opfrissen van de dynamische geheugencellen of de informatie is eveneens verloren. Een dergelijke vluchtigheid is een aanzienlijk nadeel van gebruikelijke halfgeleidergeheugenstelsels, waarbij op dit gebied een aanzienlijke inspanning is getroost voor het ontwikkelen van 30 ket enelement en en -strukturen voor het verschaffen van niet-vluchtigheid . . . .. Γ aan half geleiderketens, wanneer de energie is verwijderd !__E. Harari, c. s., "A 256-Bit Nonvolatile Static RAM", 1978, IEEE International Solid State Circuits Conference Digest, blz. 108 - 109; F. Berenga, c. s. "E^PROM TV Synthesizer", 1978 IEEE International Solid State Circuits 35 Conference Digest, blz. 196-197; M. Horne, c. s., "A Military Grade 102U-Bit Nonvolatile Semiconductor RAM", IEEE Trans. Electron Devices, 8004852 2 t

Vol. ED-25, no. 8 (1978), biz. 1θ6ΐ - 1065; Y. Uchida, c. s., "IK Nonvolatile Semiconductor Read/Write RAM", IEEE Trans. Electron Devices, Vol. ED-25, no. 8 (1978), biz.. 1065 - 1070; D. Frohmann, "A Fully-Decoded 2018-Bit Electrically Programmable MOS-RAM", 1971 IEEE International Solid 5 State Circuits Conference Digest, biz. 80-81; Amerikaanse octrooischrif-ten 3-66q.819j ^-099--1^9 en 3.500.1^2; DiMaria c. s., "Interface Effects and High Conductivity in Oxides Grown from Polycrystalline. Silicon",

Applied Rhys. Letters (1975), biz. 505 - 507; R. M. Anderson, c. s., "Evidence for Surface Asperity Machanism of Conductivity in Qxyde Grown 10 on Polycrystalline Silicon", J. of Appl. Pbys., Vol. bQ, no. 11 (1977); biz. ^73^ - W36 ] .

Inrichtingen,stoelende op M0S-drijvende poortconstructies worden gewoonlijk gebruikt voor stelsels met langdurig vasthouden van ge-gegevens. Een drijvende poort is een eiland van geleidend materiaal, 15 elektrisch geïsoleerd.van'de onderlaag, maar capacitief gekoppeld met de onderlaag voor het vormen van de poort van een MOS-transistor. Afhankelijk van de aanwezigheid of afwezigheid van een lading op deze drijvende poort, wordt de MOS-transistor geleidend (ingeschakeld) gemaakt of niet-geleidend. (uitges-ehakeldj, hetgeen dus de grondslag vormt voor het 20 in een geheugeninrichting opslaan van binaire "1" of "0" gegevens; overeenkomende met de aanwezigheid of afwezigheid van een drijvende poort-lading. Verschillende middelen voor het invoeren en verwijderen van de signaallading van de drijvende poort zijn bekend. Wanneer de lading zich op de poort bevindt, blijft deze blijvend gevangen, omdat de drijvende 25 poort volledig is omgeven door een isolatiemateriaal, dat werkt als een wering voor de ontlading van de drijvende poort.

Een lading kan worden gebracht op en verwijderd van een drijvend poortelement van een geheugencel door het aanleggen van impulsen met een betrekkelijk hoge spanning (met betrekking tot de spanningspo-30 tentiaal van signalen met een logisch niveau) voor het ontwikkelen van sterke wegbanende velden over het isolerende diëlektrische materiaal van de drijvende poort of het ontwikkelen van sterke inrichtingsstro-men. Dergelijke impulsen met een hoge spanning worden gewoonlijk geleverd door uitwendige krachtbronketens, die een aantal nadelen hebben 35 voor wat betreft het verschaffen van op gewenste wijze gestuurde impulsgedaanten en spanningen op een gemakkelijk te sturen en goedkope wijze. In dit verband bestaat er behoefte aan betrouwbare, met spanning 8004852 * * ^ t gedreven, hoogspanninggeneratorstelsels op logisch niveau met geïntegreerde keten, welke stelsels zijn uitgevoerd voor het verschaffen van gestuurde impulsen met een hoge spanning voor niet-vluchtige geheugen-stélsels.

cj Set is hetrekkelijk eenvoudig een hoge spanning op te wekken onder gebruikmaking van 'afzonderlijke componenten, zoals algemeen bekend is en op grote schaal voor vele toepassingen, wordt gebruikt. Verder zijn ketens, die hoge .spanningen opwekken, en zijn verwezenlijkt als mono-litisch geïntegreerde ketens, gebruikt in eenvoudige inrichtingen, zoals IQ horlogeketens,. veelal voor het drijven van weergeefmodulen met vloeibaar kristal. Een dergelijk gebruik heeft echter weinig behoefte aan een nauwkeurige tijd— of' niveauregeling van de opgewekte impulsen. Dienovereenkomstig bestaat er behoefte aan hoogspanninggeneratorstelsels voor het produceren.'van goed gestuurde hoogspanningimpulsen, welke stelsels -[ 5· kannen worden verwezenlijkt als een gedeelte van een met lage spanning gestuurde, geïntegreerde keten, waarbij het een doel van de uitvinding is dergelijke stelsels te verschaffen.

Eet is een verder doel werkwijzen en geïntegreerde keteninrichtingen te verschaffen, die hoogspanningimpulsen produceren met goed go gestuurde stijgtijden en piekspanningniveaus,. welke werkwijzen en inrichtingen kunnen worden verwezenlijkt als een gedeelte van een geïntegreerde keten, gekoppeld met andere ketendelen bij logische spanningen met een laag niveau. Een ander doel is het verschaffen van dergelijke werkwijzen en geïntegreerde keteninrichtingen, die kunnen worden uitge-25 voerd voor het verschaffen van betrekkelijk langdurige constanten, zoals ongeveer een MS. Deze en andere doeleinden worden duidelijk uit de volgende gedetailleerde beschrijving en uit de tekening, waarvan : fig. 3 een volledig ketenschema is van iin uitvoeringsvorm van de onderhavige op logisch niveau gekoppelde, in stijgtijd geregelde , 30 hoogspanninggeneratorketen met gepoorte diodereferentie; fig. 1A een ketenschema is van een alternatief gedeelte van de generatorketen, van fig. 1; fig. 2. een afbeelding is van ketentijdverbanden met betrekking tot de uitvoeringsvorm van fig. 1; 35 fig. 3 een afbeelding is van de hoogspanninggeneratortussenketen van de uitvoeringsvorm van fig. 1; fig. ^ een grafiek is van de uitgang van de uitvoeringsvorm van « η n l a r ? k fig. 1 van de hoogspanningketen als functie van fazeperioden; fig. 5 een afbeelding is van een hoogspanning stuurt us s enket en van de uitvoeringsvorm van fig. 1; fig. 6 een afbeelding is van een blokkeerorgaan met gepoorte dio-5 de, toegepast dn· de uitvoeringsvorm van fig. 1; fig. 7 een afbeelding is van een hoogspanningwaarneemtussen-keten van de uitvoeringsvorm van fig. 1; fig. 8 een afbeelding is van een hoogspanningterugkoppeltussenket en van de·uitvoeringsvorm van fig. 1; 10 fig. 9 een gedeeltelijke, half-schematische dwarsdoorsnede is van een lading-pomposcillatorgedeelte van de geïntegreerde keten, die de tussenketen van fig. 3 omvat; fig. 10 een bovenaanzicht is van de geïntegreerde keten van fig. 9; en 15 fig· 11 een ketensehema is van een andere uitvoeringsvorm van de generatorketen volgens fig, 1.

In het algemeen is de uitvinding gericht op werkwijzen en inrichtingen voor het opwekken van signalen met een hoge spanning, waarbij ladingpomposcillatormiddelen· aanwezig zijn voor het pompen van lading-20 pakketten langs een aantal gescheiden in serie geschakelde trappen met toenemende potentiaal door middel van een aangelegde, op het rithme van een klok gestuurde pomppotentiaal. voor het verschaffen van een uitgangs-potentiaal aan een belastinguitgangsaansluiting, welke potentiaal de aangelegde pomppotentiaal overschrijdt, en voor het verschaffen van een 25 referentie-uitgangspotentiaal, die de aangelegde pomppotentiaal overschrijdt. De lading-pomposcillatormiddelen worden bij voorkeur gedreven door tweefazige, niet-overlappende kloksignalen, zoals niet-overlappende niveausignalen met een belastingsduur van minder dan 50% en een spanning van piek-tot-piek van ongeveer 10 V of minder, en bij voorkeur signalen 30 met een laag logisch, niveau, voorzien van een spanning van piek-tot-piek van ongeveer 5 V of minder. De schakeling kan verder middelen bevatten voor het begrenzen van de referentie-uitgangspotentiaal tot een vooraf bepaalde referentiepotentiaalwaarde, en middelen voor het sturen van de stijgtijd van de uitgangspotentiaal en de stijgtijd van de referentiepo-35 tentiaal op een voorafbepaalde wijze, die bij voorkeur, hoewel niet noodzakelijkerwijze, zodanig kan zijn, dat de stijgtijd van de uitgangspotentiaal voor een bepaalde uitgangsimpedantie meer is dan de stijgtijd van 8004852 * Λ 5 de r efer ent i epot ent i aal. Voor de middelen voor het begrenzen van de re-ferentie-uitgangspotentiaal wordt bij voorkeur gebruik gemaakt van de omgekeerde doorslageigenschap van een gepoort diode-element voor het verschaffen van een nauwkeurig te sturen middel voor het begrenzen van de 5 hoge spanning. Een terugkoppelketen kan worden gebruikt voor het sturen van de stijgtijden van de-spanningsimpuls, zoals hierna vollediger wordt beschreven.

Thans kerende tot de tekening, is in fig. 1 een uitvoeringsvorm 10 van de hoogspanninggeneratorketen weergegeven, die is ingericht 10 voor het verschaffen van een gestuurde, hoogspanninguitgangssignaalim-puls STOEE, die in het bijzonder geschikt is voor gebruik in een niet-vluehtig geheugen met geïntegreerde keten, zoals is beschreven in de Nederlandse octrooiaanvrage ΙΊο. 8ΟΟ4857

De keten 10 omvat een ladingpomposcillatorgedeelte 12, dat ge-15 detailleerder wordt beschreven aan de hand van de fig. 3, 9 en 10, verder een hoogspanningstuurgedeelte 1^, dat gedetailleerder wordt beschreven aan de hand van fig, 5, een hoogspanningwaarneemketen 16 met sterke impedantie, die gedetailleerder wordt beschreven aan de hand van fig. 7 en een hoogspanningterugkoppeltussenketen 18, die gedetailleerder wordt be-20 schreven aan de hand van fig. 8.

De keten 10 bevat verder een logische opslagbufferketen 20 voor het opwekken van logische stuursignalen voor de keten 10.

Zoals aangegeven in fig. 1, worden vier uitwendige signalen verschaft aan de hoogspanninggeneratorketen 10. Deze vier ingangssignalen 25 zijn het STO-ingangssignaal 100 met logisch niveau, een ingangssignaal CS 106 met logisch niveau voor het kiezen van een blokje, ^1 102 en <f>2 10^, waarbij ^1 en é2 niet overlappende tweefazige kloksignalen zijn.

Het TTL opslagingangssignaal STO met logisch niveau kan direkt worden verschaft aan een aansluitingsingangspen van de geïntegreerde keten, en 30 wordt gebruikt voor het starten van een hoogspanningsimpulsgeneratorpe-riode. Het signaal CS voor het kiezen van een blokje is een gebruikelijk TTL-signaal met logisch niveau, gebruikt voor RAM-geheugeninrichtingen voor het kiezen van een logisch blokje in stelsels, voorzien van een reeks "blokjes" met geïntegreerde keten.

35 Het gewenste hoogspanningsuitgangssignaal van de keten 10 is het STOEE-signaal 200. Inwendige stuursignalen, gebruikt door de keten 10 zijn bet opslaggrendelsignaal STL 300, de opslagstuursignalen STC 302 en STC 30t, het hoogspanningsterugkoppelstuursignaal 306, het hoogspan- Q Π A A Ö ζ 9 6 ningswaarneemsignaal HV Sense 308 en de tweefazige stuursignalen 01 310 en 02 312 voor de laadpcmposcillator. De inwendige stuursignalen worden gelegd aan respectievelijk de vertakkingspunten 1*00, 1*03, UoU- s Ï4-06, 1*08, 1*10 en 1*12.

5 Fig. 2 toont het tijdsverband van de verschillende signalen, waarbij een gebruikelijke periode .in de bediening van de keten 10 thans wordt beschreven aan de hand van de fig. 1 en 2. De vervijzingscijfers van de signaaltijdposities van fig. 2 zijn voor het gemak van het nagaan weergegeven tussen vierkante haakjes. De keten 10 wordt in eerste in-10 stantie gekozen door het brengen van het ingangssignaal CS 106 voor het kiezen van een blokje, vanuit een lage toestand naar een hoge toestand [800 J , Eet signaal CS voor het kiezen van een blokje wordt gelegd aan een poort van een MQS-transistor, zoals aangegeven in fig. 1 voor het • controleren of de opslaggrendel 22 van de opslagbuffer 20 kan worden ge-15 wijzigd door een signaal, afkomstig van de.STO-ingang 100. In de eerste toestand, is het inwendige logische signaal STL gewoonlijk hoog. Wanneer het ingangssignaal STQ laag gaat [ 802J , wanneer het ingangssignaal CS hoog is, doet dit het inwendige logische signaal STL laag gaan £80iiJ . Het laaggaan van het STL-signaal doet op zijn beurt het inwendige stuur-20 signaal STC 30l* laag gaan [δ1δ] en doet gelijktijdig het signaal STC 302 hoog gaan [ 820J . STC in de lage toestand wordt gevoed aan de eerste trap l*Ql* van de hoogspanningswaarneemketen 16 en geeft de spannings-vertaler 510 vrij voor het zodoende waarnemen van verschillen tussen de signalen HV en H7C van de ladingpcmposcillator 12, welke signalen worden 25 verschaft aan de hoogspanningswaarneemketen 16 door de betrokken stroom-leidingen 500, 502,STC in de lage toestand, gelegd aan de ingang 1*03 van de hoogspanningswaarneemketen 16 geeft op soortgelijke wijze de trappen II 520, II 530 en IV 5^0 vrij van de hoogspanningswaarneemketen 16, hetgeen verder verschillen tussen het HV-signaal 500 en het HVC-signaal 30 502 kan versterken en vertalen. STC in hoge toestand, gelegd aan de in gang 1*03 van de spanningsvertaler 520 stelt HV Sense 308 in op zijn oorspronkelijke toestand, die laag is. STL in lage toestand, gelegd aan de ingangen 1*00 van de terugkoppelstuurketen 18 doet de niet-overlappende kloksignalen 01 310 en 02 312 van de ladingpomposcillator beginnen te 35 trillen ^δθ6.1 en £ 808^1 . De werking van STL in lage toestand is een voudig het zich laten voortplanten van de uitwendige 01 ingang 102 en de uitwendige 02 ingang 10l* naar 01 310 en φ2 312. De amplitude echter van 8004852 4 -4 τ , en 42. aan de uitgangen 310, 312 Tan de keten 18 als een-functie Tan de amplitude Tan de overeenkomstige ^1, ?$2-ingangs signalen 102, 10**, wordt gestuurd door liet terugkoppelspannings signaal V__, gelegd aan de betrokken aansluitingen k06 Tan de keten 18. De niet-overlappende 5 tweefazige ingangssignalen 102, 10l* hebben in het algemeen een gelijkblijvende spanning Tan piek-tot-pi'ek, en kunnen onafgebroken kunnen worden gelererd aan de keten 18, De 01 en.42 uitgangssignalen 310, 312 daarentegen Terschijnen alleen wanneer STL in lage toestand is gelegd aan de betrokken aansluitingen 1+00 Tan de keten 18 met een spannings— 10 amplitude, die een functie is Tan de aan de aansluitingen 1*06 van de keten 18' gelegde terugkoppelspanning Het sturen Tan het starten en de amplitude door de ^1,. 42 signalen 310, 312 is Tan belang τοογ de keten 10 bij het sturen Tan het opwekken van hoogspanningssignaalimpulsen.

In dit Terband worden de (in amplitude gemoduleerde) tweefazige klok-15 signalen 310',. 312. gelegd aan de ingangsvertakkingspunten 1*10, 1*12 van de hoogspann ingsgenerat orket en 12' τοογ het veroorzaken van het opwekken van het hoogspanningssignaal HV 311* en het hoogspannings stuursignaal ÏÏVC 316. Het starten van deze spanningsopwekking is in fig. 2 weergegeven door de verwijzingscijfers £812.] en £δ1θ] . In de uitvoeringsvorm 10, 20 zoals gedetailleerder af geheeld in fig. 3, wordt een hoogspanning opgewekt door een zestientraps ladingpomposcillator, die dertien gemeenschappelijke pomposcillatortrappen 602 , 60l*, 606, 608, 610, 612, 6l 1*9 616, 618, 620, 622 , 621*, 626 omvat en twee takken, verder de pomposcillatortrappen 628, 630, 632 en de pomposcillatortrappen 629, 631 en 633. De betrokken 25 pomposcillatortrappen zijn in serie geschakeld, waarbij elke trap een asymptotische toestand kan bereiken van ongeveer 3 V boven de voorgaande trap voor een belasting met een hoge impedantie en onder toepassing van tweefazige stuurkloksignalen 1*10, 1*12 met een vierkante golf en een amplitude van piek-tot-piek van ongeveer 5 V en een trapinrichtingsdrempel 30 van ongeveer 1 V indien geen herstelprocedures worden toegepast. Onder deze omstandigheden van eerste aanlegging van stuursignalen 1*10, 1*12 met 5 V, begint de uitgangsspanning STORE 200 te stijgen [*8l 1*] wanneer het signaal H7 stijgt en wanneer het signaal HVC stijgt. De uitgangsspanning STORE stijgt door de werking, van de transistor 222 (fig. 5)s die het 35 hoogspanningssignaal HV gepoort op de STORE aansluiting 200 brengt via de besturing van het hoogspanningssignaal HV“C van de ladingpomposcillator-trappen 629, 631, 633 op de poort van de transistor 222. Omdat de poort on n l s ς ? 8 van de uitgangstransistor 222 een tietrekkelijk lichte capacitieve belasting is in vergelijking met de belasting op de STORE uitgangsaansluiting 200, stijgt de spanning van bet signaal HVC sneller dan de spanning BV.

In dit verband ban de belasting op de uitgangsaansluiting 200 een niet-5 vluchtige geheugenelementenreeks zijn.

Het is een bijzonder kenmerk van de keten 10, dat de uitgangs-spanning gemakkelijk in dergelijke ketens kan worden gestuurd, in welk verband de maximum spanning van bet signaal HVC van de ladingtak 629, 631.,. 633 wordt hersteld door de gepoorte. diode 650, waarvan de omgekeerde 10 voorspanningsdoorslageigenschappen worden gebruikt voor het verschaffen van een hoogspanningsreferentie-element. Een doorsnede van de gepoorte diode 650 is weergegeven in fig. 6. Indien de poort van de diode 650 op een lage spanning wordt gehouden, zoals 0 V, ontwikkelt zich voor een aangelegde spanning HVC van ongeveer 25 V, een voldoende elektrisch 15 veld op de gepoorte diode 650 voor het tot stand brengen van een doorslag in de diode-affvoerlaag. Het gevolg hiervan is het herstel van HVC op ongeveer 25 V, Dit doorslagpunt is echter "afstembaar" door aanlegging van de poortspanning 651. Indien bijvoorbeeld de poortspanning 651 op +5 V wordt gehouden via. de transistor 218, is de herstelspanning van HVC onge-20 veer 30 V. Indien de poort 651 van de gepoorte referentiediode 650 op bijvoorbeeld 0 V wordt gehouden door middel van het geleidend maken van de geaarde transistor 220, is op soortgelijke wijze de her st elspanning van het signaal HVC, opgewekt door de ladingpomposcillatortak 629, 631» 633 gelijk aan 25 V. Hoewel de her st elspanning een functie is van de 25 diëlektrische dikte, het spanningsverschil en de stimulatiedichtheid, is een berstelspanning van 25 V gebruikelijk voor gepoorte dioden, voorzien van een poortoxydedikte van ongeveer 100 nm. Verschillende poortspan-ningen Vg 651 kunnen worden bereikt door het veranderen van de geleidende verhoudingen van de inverteerketen, gevormd door de organen 218, 220 30 (fig. 5).

Gedurende het gedeelte van de ladingperiode, direkt volgende op het starten van het ladingpompen, hebben de transistoren 212, 208 en 210 elk hun betrokken bron 209 op +5 V, omdat het inwendige stuursignaal STL ^400 laag is. Omdat de poorten van de transistoren 208, 210, 212 zich op 35 +5 V bevinden, worden deze transistoren verder uitgeschakeld (niet geleidend gemaakt 1, hetgeen het de vertakkingspunten 500, 502 en het HVC hoog-spanningsstuursignaal 316 mogelijk maakt positief te gaan en niet te zijn 8004852 * * verbonden met de gemeenschappelijke bron'209. Wanneer echt gr het ÏÏVC stuursignaal 316 ongeveer +25 V bereikt £ 8l6 J , wordt het op deze waarde gehouden door de werking van het gepoorte diodereferentie-element 650.

Het hoogspanningssignaal van de andere ladingponrposcillatortak 628, 630,

5 632, HV 31 ^ echter kan verder stijgen, waarbij de spanning op de STOEE

uitgangsaansluiting 200 stijgt, totdat de transistor 222 uitschakelt of - .in verzadiging is £ 822J . Verder doet een verhoging van het uitgangs- spanningssignaal HV, STORE niet stijven. Op dit punt £818] wordt de ca-pacitieve belasting op HV in sterke mate verminderd wanneer de transistor 10 222 uitschakelt en HV (vertakkingspunt 31M ontkoppeld van de grote ca paciteit op STORE..

Gedurende het stijven van de spanning op de STORE aansluiting 200, is een terugkoppelketen werkzaam die actief de stijgtijd stuurt van STORE. In dit verband wordt, zoals reeds opgemerkt, de pompdoelmatigheid 15 van de hoogspanningsgenerator. 12 direkt gestuurd door de amplituden van de veelfazige, niet-overlappende, pomposcillatorkloksignalen 310 en 312'. Eet leggen van de terugkoppelspanning V^ aan de vertakkingspunt en 1+06 in de fazegenerator 18 beïnvloedt direkt de amplituden van deze pomp-oscillatorstuursignalen él en ?52. Indien V^ bijvoorbeeld 0 V is, zijn 20 &Λ en ?52 bij de vertakkingspunt en 310, 312 elk 1,5 V, en vindt natuurlijk weinig ladingpompwerking plaats. Indien aan de andere kant de terugkoppel spanning op een maximum niveau is (voor de TTL uitvoeringsvorm 10), is de piekamplitude van de signalen ^1 en φ2 op de vertakkingspunt en 310, 312 op een maximum amplitude van ongeveer b,8 V. Dit komt overeen met 25 een bereik van weinig pompwerking tot volledige pompwerking van de hoogspanningsgenerator 12 en stuurt derhalve de stijgtijd van het uitgangssignaal HV en het stuursignaal HVC. De stijgtijd op de STORE impuls aan het uitgangsvertakkingspunt of de aansluiting 200 wordt waargenomen door middel van de condensator 350. In dit verband wordt de potentiaal 30 op het vertakkingspunt 351 van de terugkoppelketen bepaald door het saldo van de verplaatsingsstroom, verschijnende op het vertakkingspunt 351 via de condensator 350 en de stroom, geleverd door de transistor 352, die wordt ingeschakeld door de stijgende potentiaal van het vertakkingspunt 351 · 35 De terugkoppelspanning V.^ 306, gebruikt voor het sturen van de stuuramplitude en zodoende de stijgtijd van de ladingpomposcillatorgene-rator, wordt verschaft door de inverteerketen, gevormd door de transis- 8004852 10' i torèn 356 en 35^» De poort van de transistor 35^ wordt gestuurd door tiet vertakkiugspunt 351· Indien het vertakkingspunt 351 laag is, is de transistor 35^· nitgeschakeld en is de stijgt ij d-terugkoppelspanning Yjrg een maximum, hetgeen op zijn heart de stuursignalen $51 en <f>2 aan de 5 uitgangsvert akkingspunt en 310, 312 een maximum spanning doet hebben en dus de hoogspanningsgenerator 12' met een τηΗ.ττττπητη snelheid doet pompen.

Dit geval treedt bijvoorbeeld op, indien het STORE vertakkingspunt 200, dat is verbonden met de belastingimpedantie, een zeer langzame stijgtijd heeft. Het gevolg van de daaruit voortvloeiende maximum spanning is 10 het verminderen van de stijgtijd van het STORE vertakkingspunt 200 door het tot een maximum opvoeren van de ladingpompsnelheid van de ladingpomp— oscillator. 12'. Wanneer, echter het vertakkingspunt 351 begint te stijgen, zoals tot stand gebracht.' door een betrekkelijk snellere of een snelle stijgtijd op het STORE vertakkingspunt 200, begint de transistor 35^· in 15- te schakelen, hetgeen de terugkoppelspanning 306 doet beginnen af te vallen. Wanneer een lagere terugkoppelspanning V__ wordt gelegd aan de

Γ jD

verb akkingspunt en I06 van de keten 18, beginnen de stuursignalen ^1 en φ2 van de ladingpcmposcillator in amplitude aan respectievelijk de ver— t akkingspunt en 310' en 312, te vallen. Dit doet de hoogspanningsgenerator 20 12 met een lagere snelheid pompen, waardoor dus de stijgtijd van de hoge spanning, gelegd aan het STORE vertakkingspunt 200 wordt vertraagd.

Het bereik van het sturen van de stijgtijd is afhankelijk van het onderlinge verband tussen de grootte van de belasting op STORE en de detailafmetingen van de hoogspanningsgenerator, de terugkoppelketen en de 25 faze-amplituden. Op te merken is, dat een wijd bereik van gestuurde stijgtijden mogelijk is. In het bijzonder is het opwekken van zeer lange stijgtijden in een IC ketenontverp een moeilijkheid. Deze keten verschaft hoogspanningsimpulsen met gestuurde stijgtijden. Een bepaald voorbeeld is, dat deze keten impulsen kan produceren en sturen in het bereik van 30 milliseconden (bijvoorbeeld 0,1 ms tot 10 ms). De afgebeelde uitvoeringsvorm kan stijgtijden sturen, van. hoogspanningsimpulsen voor veranderlijke belastingcapaciteiten van ongeveer 50 tot ongeveer 150 pF tot een stijg-tijdbereik van ongeveer 0,8 tot ongeveer 1,5 ms.

Wanneer de hoogspanningsimpuls STORE zijn maximum spanning be-35 reikt, zoals bepaald door de herstelde spanningsreferentiebron HVC van de gepoorte diode (bij het vertakkingspunt 316), is een middel voor het waarnemen van deze gebeurtenis verschaft in de keten 10. In dit verband 8004852 11 wordt een dergelijk waarnemen tot stand gebracht door de differentiaal HV en HVC signalen op de vertakkingspunten 500 en 502, die een viertraps-netwerk 16 roeden, dat een signaal HV SENSE verschaffen voor de signaal-voltooiïng van de periode, en het starten van de gehele keten 10.

5 Wanneer onder verwijzing naar fig. 2, het hoogspanningsstuursignaal KVC zijn maximum, niveau bereikt, ^816] , gaat het STORE ver- takkingspunt 2QQ door met stijgen in potentiaal, totdat het zijn maximum spanning bereikt ^822J , bepaald door de HVC transistor 222 met poort-werking. Op dit moment ^8l8'J , begint'het hoogspanningsuitgangssignaal 30 HV van de ladingpomposeillatortak 628, 630, 632 met een hogere snelheid te stijgen, omdat het STORE vertakkingspunt 200 niet langer een belasting vertegenwoordigt. Op het moment £818 J is het vertakkingspunt 500 lager dan het vertakkingspunt 502, doordat de transistor 206 is voorzien van een iets grotere drempelspanning dan de transistor 20k. Op dit moment 15 jj3l8 ] , is het inwendige logische stuursignaal STC verschaft door de logische stuurketen 20,. op de vertakkingspunt en hok en bQ3 laag, hetgeen het viertrapsnetwerk. 510, 520 , 530 en 5^-0 doet aanspreken op potentiaalverschillen aan de ingangen 500 en 502, en een uitgangssignaal HV SENSE 308 ontwikkelen met logisch niveau. Het signaal HV SENSE met logisch ni-20 veau is laag voor een toestand van het ingangsvertakkingspunt 500, die lager is dan het vertakkingspunt 502. HV SENSE is omgekeerd hoog voor een toestand van het ingangsvertakkingspunt 502 lager dan het ingangsvert akkingspunt 500.

Het viertraps logische stelsel 16 voor het waarnemen van een 25 verschil is in het bijzonder uitgevoerd om te werken met de betrekkelijk hoge spanning, die verschijnt op de vertakkingspunten 500, 502. De trap 510 is werkzaam voor het vertalen van de spanningen 500 en 502, die gewoonlijk ongeveer 25 V zijn, tot ongeveer 2,5 V. De lagere spanningen (2-3 V) zijn geschikter voor een verdere signaalversterking en -bewerking. 30 Het is van belang op te merken, dat de ingangsvert akkingspunt en 500 en 502 voor een hoogspanningsverschil alleen samenwerken met de trap 510 door een capaeitieve (hoge impedantie) koppeling, hetgeen betekent, dat de spanningen op de vertakkingspunt en 500 en 502 niet in belasting worden verlaagd door de waarneemketen, hetgeen voor dergelijke hoogspannings-35 signalen veelal vrij belangrijk is. Indien het STORE vertakkingspunt 200 wordt gebruikt voor het besturen van een hoge impedantiebelasting, behoeft de hoogspanningsgenerator 12 slechts kleine stromen te leveren (^uA)

A Λ Λ /. O C O

12 zodat het derhalve even. belangrijk is, dat het waarnemen eveneens volgens een ontwerp met hoge impedantie is voor · zodoende de hoogspan-ningsgenerator 12 niet’ te "belasten.

Op het moment £81.8'] hegint het uitgangssignaal HV van de lading-5 pomposcillatortah 628, 630, 632 snel te stijgen wanneer de grootte STORE belasting op het vertakkingspunt 200 is afgevallen. Op het moment £ 820 ] . is het hoogspanningsimpulssignaal HV in. voldoende mate gestegen, zodat het vertakkingspunt 500 een aantal V boven het vertakkingspunt 502 is, welk vertakkingspunt in hoofdzaak in potentiaal gelijk is gebleven, dank-10 zij de her st elver king van de gepoorte diode 650, wanneer STORE zijn maximum spanning heeft bereikt. De potentiaal aan het vertakkingspunt 502 is afgeleid van de potentiaal aan het STORE vertakkingspunt 200, gelegd aan de transistor 20^t

Het spanningsverschil.-tussen de vertakkingspunten 500 en 502 15". wordt vertaald en versterkt door de trappen 510, 520, 530 en 5^0 voor het verschaffen van een signaal HV SENSE met logisch niveau voor het schoonmaken van MOS aan het vertakkingspunt 308. Op het moment £*820 J is het vertakkingspunt 500 hoger dan het vertakkingspunt 502 met ongeveer 2 V, waardoor HV SEISE van laag naar hoog gaat (0 V naar +5 V). Geduren-20 de deze overgangstijd [82^J , gaat het inwendige logische signaal STL

op soortgelijke wijze van laag naar hoog Γ826 J , hetgeen wordt veroorzaakt door het leggen van HV SENSE aan het vertakkingspunt U08 voor het terugstellen van de STORE grendelketen 22 door het laagtrekken van het vertakkingspunt 130. Het hooggaan van STL [826 ] is een signaal voor 25 het einde van de periode, welk signaal de $1 en ¢2 generatoren doet ophouden met trillen aan de vertakkingspunten 310, 312 en in een hoge toestand doet blijven door het-leggen van STL aan het vertakkingspunt 400. Zonder ¢519 é2 trillingen op de vertakkingspunten MO, L-12, houden de hoogspanningsgeneratortrappen op met het opwekken van hogere spanningen.

30 Bovendien doet STL in hoge toestand, gelegd aan de poort van de transistor 216, de gehele keten 10 weer starten door het leggen van aard-potentiaal aan het vertakkingspunt 209. Dit doet de signalen HV, HFC en STORE alle terugkeren naar een lage spanning. Omdat de belasting op het STORE vertakkingspunt 200 groot kan zijn, kan enige tijd nodig zijn voor 35 het naar een lage spanning terugkeren van het STORE vertakkingspunt 200.

Een dergelijk terugkeren van de lage waarde van het STORE vertakkingspunt wordt op het moment £ 828 ] waargenomen door het leggen van STORE aan de 8004852

13 _ poort van de transistor 250, hetgeen het inwendige logische signaal STC

©p het vertaMingspunt 30^ hoog doet gaan,, hetgeen op zijn "beurt het amge- . keerd samenhangende logische signaal STC 302 laag doet gaan £δ3θ] .

STC in hoge toestand op de vertakkingspunten 1(.03 en Uoh- stelt het ÏÏV

5. SENSE signaal onvoorwaardelijk terug in een logische toestand met lage potentiaal van een nieuwe periode; Tenslotte fran de lage STC toestand [ 832J worden gebruikt voor het aan het signaal CS voor het kiezen van een blokje seinen van hooggaan (niet weergegeven). Het instellen van het signaal CS voor het kiezen van een blokje op een hoge logische toestand 3 0". geeft dan de terugstel STORE grendel 22 vrijzodat deze kan aanspreken op het starten van een. nieuwe periode door het in de STORE grendel laten gaan van de ST0 ingang 100 (laag voor een nieuwe periode) en het starten van een nieuwe periode.

De inrichting 10 is in het bijzonder geschikt voor het verschaf-15'. fen van een hoge spanningsimpuls met een gestuurde stijgtijd op een vooraf bepaalde spanning van ongeveer 25 V met een stijgtijd van ongeveer een. MS aan een aantal niet-vluchtige geheugencellen. De impedantie, vertegenwoordigd door een reeks van dergelijke cellen kan veranderlijk zijn in afhankelijkheid van de werkomstandigheden en het aantal gebruiks-20 perioden, waarbij het verschaffen van een gestuurde impuls van belang is bij het bedienen van de geheugencellen. Door de onderhavige uitvinding zijn werkwijzen en inrichtingen, die in het bijzonder zijn uitgevoerd voor het verschaffen van dergelijke heogspannings impuls en, welke werkwijzen en inrichtingen gemakkelijk kunnen worden opgenomen in een monolitisch 25 stelsel met geïntegreerde keten ("op blokjes") met een geheugenreeks van dergelijke cellen. Hoewel de onderhavige ketens niet zijn beperkb tot een bepaalde technologie, is- de keten 10 weergegeven, uitgedrukt in parameters, die het gevolg zijn van een n-kanaal MOS werking met een gebruikelijke krachtbron, van 5 V en een drempelspanning van +0,8 V.

3Q Na het in het algemeen hebben beschreven van de algemene bedie ning van de keten 10, worden thans verschillende aspecten van de keten gedetailleerder beschreven. In dit verband is de hoogspanningsgenerator 12, die een belangrijk deel uitmaakt van de keten 10, een zestientraps ladingpomposcillator, gestuurd door twee niet-overlappende kloksignalen, 35 aangeduid met φΐ en φ2 (fig. 3 en k). Zoals reeds besproken, is de in serie geschakelde schuifrij van de ladingoscillator op drie trappen vanaf het einde gesplitst, waarbij drie kleine trappen worden gebruikt voor 8004852 i 1¼ het opwekken ran een hoogspannlngsstuurslgnaal HVC, dat voorafgaande aan het hoogspanni-ngsuitgangssignaal HV oplaadt, dankzij zijn kleine belasting 222 totdat hij wordt hersteld door de gepoorte diode 650. De maximum uitgangsspanaing wordt bepaald door het aantal trappen. Het veranderen 5 van het aantal, trappen beïnvloedt tevens de dynamische werking van de sehnifrij en is een nuttige ontwerp veranderlijke.

De laadsnelheid is evenredig aan de frequentie (f) van de stuur— kloksignalen ¢51,^2, de werkzame opbouwverhouding maal de en ¢2 span-ningszwaai (&'V\ en de verhouding van de belastingcapaciteit op HV tot 10 de pomposcillatorcondensator (R).

Onder het gebruiken van 100 pF als een voorbeeld van de belasting-eapaciteitswaarde voor de weergegeven pcmposcillatorcapaciteit van ongeveer 0,35 pF, is de verhouding R gewoonlijk ongeveer 300 (d.w.z. 100 pF/ ' ' 0,35 pFl.

15 Whnneer de terugkoppelschakeling zich op zijn nominale .waarde bevindt (V^ = h V), is de él, i2 spanningszwaai ongeveer U,5 V. Dus Δ V - 80$ x k,5 V, hetgeen ongeveer gelijk is aan 3,5 V·

De grafiek van fig. k toont de nagebootste pomposcillatorspan-ning VS, en het aantal perioden van , <t>2 voor verschillende waarden 20 van R en Δ V. Door het toepassen van niet-over lappende kloksignalen, is de bepaling van dergelijke nabootsingen sterk vereenvoudigd, en kan het gevolg van het stijgen van-de overbrengpoort als gevolg van de liehaamswerking, worden opgenomen in het naboot smodel.

Deze grafiek (fig. k) toont voor R = 100 en Av = 3,5,dat de 25 pomposcillator 12' 25 V bereikt in ongeveer 1300 perioden. Op soortgelijke wijze wordt voor R = 300 de 25 V potentiaal bereikt in ongeveer iiOOO perioden.

Aan de hand van fig. h is het duidelijk, dat zeer hoge spanningen in de praktijk kunnen worden opgewekt uit kloksignalen met een betrekkelijk 30 lage spanning. Het gebruik van eenvoudige, niet-overlappende kloksignalen wordt toegepast bij het verschaffen van een eenvoudig middel met lage spanning voor het sturen van de hoogspanningsgenerator. De afgeheelde generator heeft verder een gaffelvormig"gespleten schuifrij-ontwerp, hetgeen het opwekken mogelijk maakt van twee hoogspanningssignalen HV 35 en ÏÏVC, die aanspreken op verschillende belastingtoestanden.

Een andere uitvoeringsvorm van het eindtrapontwerp van de generator is echter weergegeven in fig. 1A, waarbij de gesplitste lading- 8004852 15‘ pcmposcillatorsehuifrij niet wordt gebruikt, en een condensator 652 is toegevoegd tussen de poort van de transistor 222 en de HV signaaluitgang aan het einde van het getrapte ladingpomposciUatorelement 632. Bij de voordelen van het nodig hebben van minder pomposcillatortrappen, heeft 5 het ontwerp van fig. IA verder' het voordeel, dat de stroom, opgewekt door de gepoorte diode 65Q niet in de hoogspanningsschuifrij van de laad-pomposcillator wordt gebraeht, waardoor de pompcapaciteit van de schuif-rij doeltreffend wordt vergroot. De condensator 652 isoleert de gepoorte diode 650 eapacitief..

10. Tijdens de werking van de uitvoeringsvorm van fig. 1A doet het vertakkingspunt 31 (HV!} het vertakkingspunt 316 (HVC) door capacitieve werking· stijgen. Wanneer het vertakkingspunt 316 (HVC) de doorslagspan-ning bereikt, bepaald door de gepoorte diode 650, wordt de spanning van het vertakkingspunt 316. (HVCj hersteld door de gepoorte diode 650. Omdat 15· de spanning van HVC de STORE spanning stuurt,·bereikt de STORE spanning een maximum. Zoals hiervoor beschreven, stijgt HV (31 ^-) dan aanzienlijk boven HVC voor het door de keten doen waarnemen en voltooien van een periode. Een ander voordeel van. het capaciteif koppelen met de gepoorte diode is, dat een minimum stroom van de gepoorte diode wordt getrokken, 20 hetgeen een bewijs kan zijn voor stabiliteit. Het ontwerp van de condensator 652 is zodanig, dat. hij voldoende groot is voor het overheersen van alle andere capaciteiten op het vertakkingspunt 316 (HVC).

Eoewel de afgeheelde generator kan worden gebruikt voor het sturen van zowel hoge als lage impedantiebelastingen, is de generator-25 afmeting bijzonder klein voor belastingen met een hoge impedantiecapaciteit. Eet is duidelijk, dat een wijd bereik van spanningen praktisch beschikbaar is uit de hoogspanningsgenerator, zoals afgebeeld in fig. k.

Eet is- duidelijk, dat ladingpomposcillatorketens van de in fig.

1 en 1A weergegeven soort in het bijzonder geschikt zijn als een gedeelte 30 van een geïntegreerde keten, in welk verband de fig. 9 en 10 een voorbeeld tonen van een geïntegreerde ketenconstructie van een serie laad-pompo sc illat ortrappen.

Zoals weergegeven in fig. 9 en 10, kunnen kloksignalen ^1, $2.

j | worden verschaft in geïsoleerde H kanalen 90, 92 met pn verbindings-35 punt en eapacitief worden gekoppeld met elektroden 9*j·, 95, 96, 97, die respectievelijk elektrisch contact maken met een H+ diode-eiland, en • » 4* capaciteif zijn gekoppeld met een aangrenzend ΪΓ eiland in de schuifrij on n l o r ? 16 voor liet vormen, van in serie geschakelde laadpamposeillatorconstructies, zoals weergegeven in fig. 1.

De maximum spanning van de keten 10 wordt begrensd door de hoog-spanningsstuurschakeling, zoals hiervoor aangegeven. De hoogspannings-5 stuursehakeling (fig. 5} begrenst de maximum spanning, verschaft aan het STOEIT uitgangsvertakkings-punt 200 tot ongeveer 25 7 in de afgebeelde uitvoeringsvorm voor het vertakkingspunt 651 op aardpotentiaal. Zoals reeds vermeld verhoogt het verhogen van de spanning van het vertakkingspunt 651 echter gemakkeli'jk de maximum spanning, en eén uitvoeringsvorm 1100 10- van de sehakeling, waarbij gebruik wordt gemaakt van een "afgestemde” vertakkingspuntpetentjaal voor het verhogen van de rna-sri-mn-m spanning, is afgebeeld in fig. 11en zendt een differentiaalspanningssignaal naar de schakeling voor' het waarnemen van een hoge spanning wanneer dit maximum is bereikt.

15- Het WC signaal heeft zeer weinig belasting en stijgt dus voor de W laadpomposcillatoruitgang uit, totdat de gepoorte diode 650 deze op meer dan 25 V herstelt. De nauwkeurige houdspanning kan worden geregeld onder toepassing van een keten voor het kiezen van een poortspan-ning, welke keten is weergegeven in fig. 6 en een gekozen spanning van 20 0 - 5 7 tot stand, brengt op het -vertakkingspunt 651, en derhalve het "afstemmen" of kiezen mogelijk -maakt van een bereik van diodedoorslag-spanningen en bijbehorende STORE uitgangsspanningen.

-· Wanneer-de stuur spanning WC is hersteld, stijgt het STORE vertakkingspunt 200 totdat het transistororgaan 222 bij ongeveer 25 V uit-25 schakelt (7,^ van ongeveer nul volt). Nadat het orgaan 222 uitschakelt, kan het uitgangssignaal W vrij stijgen, ontladen en eventueel het W1 vertakkingspunt 500 boven het W2 vertakkings-unt 502 trekken.

Wanneer het inwendige stuursignaal STL laag gaat (opslagwerking) stelt het orgaan 208 in eerste instantie W2 in boven W1, die een optrek-30 transistor 210' heeft met een grotere drempel of lagere geleidbaarheid dan de transistor 208.. De gepoorte diodedoorslag.van deze organen is ongeveer 30 7. Wanneer het inwendige logische signaal STL hoog gaat, ontladen de transistoren 208, 210 en 212 de W vertakkingspunten voor het terugstellen van de keten.

35 Zoals eveneens aangegeven is een bijzonder kenmerk van de keten 10 het gebruik van een gepoorte diodeherstelketen voor het verschaffen van een hoogspanningsreferentiespanning. In fig. 6 is een doorsnede weer- 8004852 H ’ * gegeven van een gepoorte diode 650, die een afstembare keten is in afhankelijkheid van het spanningsverschil tussen de spanning Y^, gelegd aan een MOS elektrodepoort 660 en de spanning HYC, gelegd aan het H-gebied 662 van de diode 650. Het spanningsverschil (HVC - V ) brengt een hoog-

G

^ spanningsreferentie tot stand met een gewenste stabiliteit en nauwkeurigheid. Wanneer het verschil HVC - gelijk is aan ongeveer 25 V voor het orgaan 650r. dat een 100 nm dikke silicium oxydelaag heeft , die de . . poort 650 scheidt van de p-en n-onderlaag, die de diode vormt, herstelt de diodedoorslag de spanning HVC op ongeveer 25 V.

10 Het afgeheelde, gepoorte diodeherstelstelsel 650 omvat een N

gebied 662, gevormd in de monokristallijne silicium dioxyde p-onderlaag 655. De hoge (positieve) spanning HVC van het verbakkingspunt 316 van de laadpemposcillator van fig. 1 of van het vertakkingspunt 317 van de uitvoeringsvorm van fig. 1A kan worden gelegd aan het N gestimuleerde 15 gebied 662 van de diode 650. De p-zijde van de diode bevindt zich dus op een aanzienlijk negatievere potentiaal (bijvoorbeeld aardpotentiaal in de uitvoeringsvorm 10), zodat de diode 650 in.sterke mate omgekeerd onder voorspanning is geplaatst dankzij de werking van de laadpomposcilla-tor 12. De omgekeerde voorspanning produceert een afvoergebied bij het 20 pn-diodeverbindingspunt, zoals afgebeeld in fig. 6, waarbij een MOS poort 660 is verschaft bij een gedeelte van het pn-verbindingspunt en daarvan is geïsoleerd door een passende diëlektrisehe laag, die bestaat uit een 100 nm silicium dioxydelaag 658 in de afgebeelde uitvoeringsvorm.

De geleidende poort kan een daaraan gelegde poortpotentiaal 25 hebben, waarbij een gebied met een grote veldsterkte wordt gevormd in het gebied van het pn-verbindingspunt, direkt grenzende aan de poort 660 door het spanningsverschil HVC-V^, hetgeen een doorslagreferentiespanning tot stand brengt van ongeveer 25 V voor een poortpotentiaal van 0 V. De diode slaat door als gevolg van de sterke velden, gevormd in het gebied, 30 veroorzaakt door de aanwezigheid van de poortelektrode 660 en het omgekeerd voorgespannen verbindingspunt. Gewoonlijk slaat een onder omgekeerde voorspanning staand pn-silieium dioxyde verbindingspunt bij veel hogere spanningen door (bijvoorbeeld 50 - 100 V) indien de poort 660 niet aanwezig is. Door het veranderen van de poort spanning is het tevens mo-35 gelijk de doorslagspanning te regelen. Proefondervindelijk is vastgesteld, dat de gepoorte diodedoorslag goed wordt gestuurd door bewegingsparameters. De gepoorte diodedoorslag is gebruikt als een middel voor het 8004852 18 beschermen van MOS keteningangen tegen statische hoogspanningselektrici-teit, waarbij echter het onderhavige gepoorte diodestelsel wordt gebruikt voor het verschaffen van een regelbare, betrouwbare, nauwkeurige hoogspanningsreferentieherstelketen, die anders ingewikkelder ke-5 · tenonderdelen nodig zou hebben. Dienovereenkomstig is het duidelijk, dat het gebruik van een gepoort diodehersteistelsel een bijzonder wenselijk ketenkenmerk is voor het verschaffen van een. hoogspanningsreferentie-potentiaal.

De hoge potentialen, verschaft door de laadpamposcillator 12 10 vereisen tevens bijzondere ketenkenmerken voor het opwekken van logische stuursignalen op grond van de hoogspanningssignalen. Zoals aangegeven toont fi'g, 7 het hoegspanningswaaraeemgedeelte 16 van de keten 10. Een belangrijke opmerking is, dat de eerste trap 510' een volledige koppeling met hoge impedantie vertegenwoordigt met de hoogspanningssignalen 15 500 en 502. De trap 510 schuift tevens de. betrekkelijk hoge spanning in êén enkele trap naar een laag niveau. Zoals reeds aangegeven, gaat het uit gangs stuur signaal HV SEHSE met logisch niveau hoog wanneer het signaal HV1 van het vertakkingspunt 500 hoger trekt dan het signaal HV2 van het vertakkingspunt 502 (nadat -STORE ongeveer 25 V heeft bereikt.

20 In de trap I, zijn de vergelijkingsvertakkingspunten S en S

van de keten 510 ongeveer 2,5 en 2,3 V wanneer de ingangsspanning HV1 van het vertakkingspunt 500 gelijk is aan 27 V, en de ingangs spanning HV2 van het vertakkingpunt 502 gelijk is aan 25 V. De differentiaaltrap-pen II (520), III (539). en 17 (5^0) hebben een gebruikelijke versterking 25 van meer dan 100, die een grote zwaai, verschaft naar de laatste trap V (550) voor het verschuiven van het niveau.

Voordat de STORE periode wordt gestart, stelt het inwendige stuursignaal STC op +5 V (hoog), gelegd aan het vertakkingspunt ^03, de waarneemversterker in de HV SENSE = lage toestand (0 V).

30 De hoogspanningsstuurschakeling stelt de ingangsspanning HV2 boven de ingangsspanning HV1 .wanneer de STORE periode is gestart, zodat HV SEHSE laag blijft, nadat STC is vrijgegeven totdat STORE ongeveer 25 V bereikt, zoals hiervoor beschreven.

De snelheid waarmede het STORE vertakkingspunt 200 de voorafbe-35 paalde uitgangsspanning bereikt, wordt bestuurd door de hoogspanningste-rugkoppelketen (fig. 8), die de stijgsnelheid van de STORE impuls waarneemt en regelt zonder enige DC belasting op STORE. De terugkoppelspan- 8004852 - f9 ning V_ stuurt de amplitude van de faz ekloks ignalen en. φ2. door het • vertakkingspunt M)6 (fig. 1), dat op zijn beurt direkt de stijgsnelheid stuurt van de hoogspanningsgenerator (fig. 3).

Een niet-geregelde laadpomposcillator 12 zou. de stijgsnelheid 5 direkt als functie van de belastingcapaciteit veranderen, welke capaciteit veelal veranderlijk is door factoren, die drie overschrijden in afhankelijkheid van toepassing in dezelfde keten.

Mathematische nabootsing toont aan, dat door toepassing van de terugkoppelketen, de stijgsnelheid slechts +_ 20$ schommelt wanneer de be-IQ- lastingcapaciteit + 50$ schommelt, hetgeen een aanzienlijke verbetering vertegenwoordigt. Omdat de impedantie, vertoond door een geheugenreeks van niet-vluehtige geheugenèlementen, in aanzienlijke mate gedurende de werking daarvan kan veranderen,, en omdat het verschaffen van optimale hoogspannlngsimpulsen met een in het algemeen regelmatige stijgtijd wen-•jj selijk is voor.de werking van de geheugenreeks, is de terugkoppelschake-ling een wenselijk aspect van de totale keten 10. In de terugkoppelketen zijn middelen voorzien voor het waarnemen van de stijgsnelheid en voor het veranderen van de stuuruit gangs spanning als een functie van de snelheid van potentiaalvergroting, verschaft door de laadpomposcillator 20 12. De stuur spanning V stuurt op zijn beurt de pompsnelheid van de laadpomposdILator zodanig, dat het verhogen van de stijgsnelheid een verlagen veroorzaakt van de pompsnelheid, waarbij een verlagen van de stijgsnelheid een verhogen veroorzaakt van de laadpompsnelheid. Wanneer in dit verband met betrekking tot de afgeheelde uitvoeringsvorm 10, de 25 STORE potentiaal op het vertakkingspunt 200 stijgt tot 25 V in 1 ms, stroomt een verplaatsingsstroom van 7,5 nA uit de 0,3 pF terugkoppelcondensator 350 door het orgaan 352. In dit verband zijn Z/L verhoudingen voor de af-gebeelde transistoren van de terugkoppelketen van de uitvoeringsvorm 10 en een eapaciteitswaarde voor de terugkoppelcondensatorwaarde voor de 30 inrichting 10, die moeten worden geregeld rond een stijgtijd van ongeveer 1 ms, ter illustratie weergegeven. Deze geleiding op laag niveau van de transistor 352 plaatst de 10/10 E transistor en de 220/10 E transistor 35^ in het geleidingsgebied, voorafgaande aan de drempel. Het 220/10 orgaan 35^ geleidt dus ongeveer tweeëntwintig maal de stroom 35 van het orgaan 352 (22 x 7,5 nA = 1<?5 nA). Indien de stijgtijd toeneemt of afneemt, neemt deze stroom respectievelijk in hoofdzaak rechtlijnig toe of af.

8004852 20 , · De 7/200 D afvoeroptrektransistor 356-stelt V_ ia op 4 V wan- rij neer de stroom door het orgaan 1^ gelijk is aan. 165 nA. De terugkoppel-spanning V_~ verandert ongeveer + 0,5 V voor de betreffende + 20$-ver-

Jfl5 anderingen in. de sti'jgsnelheid, zoals berekend aan de hand van ketenna-5 bootsingen, Een wijd bereik van ketenregeling kan worden bereikt door het eenvoudig veranderen van ketenparameters, zoals uit de voorgaande beschrijving· duidelijk is.

Elk der verschillende beschreven ketens van de inrichting 10 is in het bijzonder geschikt voor verwezenlijking als een gedeelte van 30. een geïntegreerde keten,, waarbij- het duidelijk is, dat werkwijzen en inrichtingen overeenkomstig de uitvinding bijzonder nut hebben als een gedeelte van een geïntegreerde keten. Een bijzonder belangrijk gebruik voor dergelijke geïntegreerde ketens is in blokjes, die een hoge spanning vereisen, zoals· potentialen van meer dan ongeveer 15 of 20 ?. Te-35. genwoordig wordt een dergelijke hoge spanning veelal verschaft als een uitwendige krachtbron, die moet worden gestuurd en die aanzienlijk toevoegt aan de kosten van, het stelselontverp. Werkwijzen en inrichtingen overeenkomstig de uitvinding zijn in het bijzonder nuttig in elektrisch te veranderen niet-vluehtige RAM’s en elektrisch te veranderen, niet-20 vluchtige ROM’s, en andere inrichtingen, waarbij gebruik wordt gemaakt van weg-banende ladingbeginselen voor het bereiken van niet-vluchtigheid. Dergelijke werkwijzen en inrichtingen kunnen ook worden toegepast in geïntegreerde ketenblokjes met fouttolerantie en elektrisch te hervormen geïntegreerde ketens· van een microprocessor, waarbij gebruik wordt ge-25 maakt van niet-vluehtige, elektrisch te veranderen elementen voor het bereiken van hon doeleinden. Onderhavige hoogspanningsstelsels met geïntegreerde keten kannen ook toepassing vinden in op afstand waargenomen inrichtingen, die gewoonlijk gedurende lange tijdsduren onbekrachtigd zijn.

In dergelijke toepassingen kan de keten worden gebruikt voor het opwekken 30 van een blokjeskracht hron door het activeren van de generator door faze-kloksignalen, geleverd van een plaats op afstand.. Gegevensverwerking kan bijvoorbeeld plaats vinden bij het activeren van de blokjes door het zenden van signalen, gesynchroniseerd met generatorstuurfazekloksignalen voor het zodoende bijvoorbeeld aflezen van een meter of uitvoeren van een bepaalde, gewenste logische werking. Indien de geactiveerde inrichting tevens een niet-yluchtig geheugen heeft, dat elektrisch kan worden veranderd , kan een middel voor het opslaan en wij zigen van gegevens zonder 8004852 21 .

t - plaatselijke krachtbron, zijn verschaft. Het. is ook mogelijk de fazeklok-signalen via een transformator te koppelen met de keten, zodat geen fysisch, contact nodig is voor Bet Bedienen van de keten. Dergelijke, via een transformator gekoppelde stelsels kunnen toepassing vinden als een 5 medische sondeschakelingv Bijvoorbeeld voor medische implantaten, die in een lerend, lichaam kunnen worden geplant, zonder door de huid dringende leidingen of een andere krachtbron.

Zoals hiervoor aangegeren, kunnen verder middelen zijn aange- bracht voor het veranderen van de uitgangspot ent iaal door het veranderen 10'. van de doorslagpot ent iaal van. het spanningsreferentie-element.. Een voor- keursuityoeringsvorm ίΤΟΟ is bijvoorbeeld weergegeven-in fig.' 11, welke soortgelijk, is aan de in fig. 1 weergegeven schakeling, maar die een vergroting tot 32 bevat van,· het aantal laadpomposcillatortrappen 1102, en eapacitieye spanningswaarneemketen, zoals die van fig. 1A en midde— 15 len 11Q'k voor het sturen van de spanning van het vertakkingspunt Ha van het gepporte diodeherstelorgaan 990. De middelen 110U bestaan uit een in verhouding geplaatste inverteer keten met drempelvaldioden, hetgeen het ’'afstemmen" verschaft van de spanning van het vertakkingspunt Ha van de gepoorte diodeherstelketen, en derhalve de spanning stuurt, waarop de 20 diode 990 herstelt of doorslaat, en derhalve de uitgangs spanning stuurt van de hoogspannings STORE impuls 320. Een einde van de invert eerketen 110il- heeft maskerkiezers 1T06, 1108, die de herstelspanning verschuiven.

De herstelspanning, verschaft door de maskerkiezer 1106 is ongeveer 31 V, waarbij de herstelspanning, verschaft door de maskerkiezer 1108 * 25 ongeveer 38 V is. Tijdens de vervaardiging wordt een van de kiezers 1106, 1108 gekozen voor het verschaffen van de gewenste uitgangsspanning voor de bepaalde inrichting, die wordt vervaardigd.

Hoewel, de uitvinding, in het bijzonder is beschreven aan de hand van een bepaalde ketenuitvoeringsvorm, die zelf gebruik maakt van 30 inrichtingsparameters, die gebruikelijk zijn voor een 5 V, n-kanaal MOS inrichting, en uitgevoerd voor het verschaffen van een bepaalde 25V impuls met een geregelde stijgtijd van ongeveer 1 ms, zijn vele veranderingen, aanpassingen en wijzigingen uit de aanvrage duidelijk en bestemd ®m binnen de strekking en de omvang van de uitvinding te vallen, 35 zoals bepaald door de volgende conclusies.

8004852

Claims

1. Geïntegreerde keten voor het opwekken van een hoge spanning gekenmerkt door kloksignaalmiddelen voor het verschaffen van een veel-fazig laadpompsignaal, verder door laadpomposcillatormiddelen voor het gebruiken van het laadpompsignaal voor het pempen van laadpakketten vol- . 5 gena een aantal gescheiden trappen met toenemende potentiaal voor het versehaffen van een uitgangspotentiaal aan een uitgangsaansluiting, welke uitgangspotentiaal de potentiaal van het laadpompsignaal overschrijdt, en voor het versehaffen van een tweede uitgangspotentiaal , die de aangelegde pomppotentiaal overschrijdt, door middelen voor het '10. begrenzen van de uitgangspotentiaal van de laadpomposcillatormiddelen .. tot een voor afbepaalde referentiepotentiaal, en door middelen voor het sturen van de stijgtijd van de uitgangspotentiaal door het sturen van de laadpompsnelheid van de laadpomposcillatormiddelen.

2. Geïntegreerde keten volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat 15. de laadpomposcillatormiddelen een. aantal in serie geschakelde diode- organen omvatten, elk. capacitief verbonden met de kloksignaalmiddelen.

3. Geïntegreerde keten volgens conclusie 2 met het kenmerk, dat de kloksignaalmiddelen tweefazige, niet-overlappende signalen verschaffen, die afwisselend capacitief worden gekoppeld met de in serie geschakelde 20 diode-organen.

4. Geïntegreerde keten volgens conclusie 2 gekenmerkt door middelen voor het opwekken van een stuursignaal met logisch niveau wanneer de uitgangspotentiaal de voorafbepaalde referentiepotentiaal overschrijdt.

5. Geïntegreerde keten volgens conclusie 2 met het kenmerk, dat 25 de middelen voor het sturen van de stijgtijd van de uitgangspotentiaal van de laadppmposcillatormiddelen, middelen omvatten voor het waarnemen van de stijgtijd, verder middelen voor het vergroten van de potentiaal van het laadpompsignaal bij een toenemende stijgtijd en voor het verlagen van de potentiaal van het laadpompsignaal bij afnemende stijgtijd met 30 betrekking tot een voorafbepaalde gewenste stijgtijd voor het zodoende mogelijk maken van een veranderlijke uitgangsimpedantie aan de uitgangsaansluiting zonder een bijbehorende veranderlijke stijgtijd-afwijking.

6. Geïntegreerde keten volgens conclusie 2 met het kenmerk, dat de middelen voor het begrenzen.van de uitgangspotentiaal tot een vooraf- 35 bepaalde referentiepotentiaal, een onder omgekeerde voor spanning ge- 8004852 plaatste p-n-verRindingspuntdiode omvatten, voorzien van. een elekfcrode-poort "bij alt Rans- een gedeelte van Ret p-n-verbindingspunt van de diode, en diëlektri'seR daarvan gescReiden -voor Ret verscRaffen van een span-ningsRerstel Rij een. voorafRepaalde Rerstelpotentiaal van altRans onge-5 Veer 25 V, en middelen’voor Ret vaarnemen van Ret: overschrijden van de Rerstelpotentiaal door.de uitgang spot ent iaal.

7- Werkwijze’ voor Ret verscRaffen van een referentiespanning, ge kenmerkt door Ret verscRaffen van een Ralfgeleiderdiode· met p-n-ver-Rimdingspunt, verder Ret verscRaffen van een elektrodepoort Rij altkans -10’. een gedeelte van Ret pwi-verRindingspunt van de diode en diëlektrisch daarvan gescReiden,. welke diode een voorafbepaalde omgekeerde doorslag— potentiaal‘Reeft in Ret Rereik van ongeveer 20 V tot ongeveer 30 V op een poortpotentiaal van 0 Y, Ret leggen van een op een voorafRepaalde referentiespanning te Eerstellen referentiespanning aan de diode in een .15 omgekeerde voorspanningspolariteit en Ret Regrenzen van de referentie-potentiaal tot de omgekeerde doorslagpotentiaal door geleiding over de diode, wanneer de potentiaal de omgekeerde doorslagpotentiaal zou overschrijden.

8. Werkwijze volgens conclusie 7 met Ret. kenmerk, dat een afstem- 2Q potentiaal wordt gelegd aan de elektrodepoort voor Ret veranderen van « de omgekeerde doorslagpotentiaal van de diode. 8004852