WO2025167261A1 - 电平移位电路和电平移位器件 - Google Patents
电平移位电路和电平移位器件Info
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- WO2025167261A1 WO2025167261A1 PCT/CN2024/133111 CN2024133111W WO2025167261A1 WO 2025167261 A1 WO2025167261 A1 WO 2025167261A1 CN 2024133111 W CN2024133111 W CN 2024133111W WO 2025167261 A1 WO2025167261 A1 WO 2025167261A1
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K19/00—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
- H03K19/0175—Coupling arrangements; Interface arrangements
Definitions
- the present application relates to the technical field of electronic circuits, and in particular to a level shift circuit and a level shift device.
- connection in the following embodiments should be understood as “electrical connection”, “communication connection”, etc., if there is transmission of electrical signals or data between the connected objects.
- the bootstrap module 130 mainly utilizes electronic components such as bootstrap boost diodes and bootstrap boost capacitors to superimpose the capacitor discharge voltage and the power supply voltage, thereby increasing the voltage. The increased voltage can reach several times the power supply voltage.
- the input terminal of the bootstrap module 130 is used to receive the operating voltage.
- VCC in Figure 2 is the operating voltage.
- the operating voltage is generally 5V to 25V, and its voltage magnitude is determined by the design requirements of the level shift circuit.
- the first power supply terminal of the bootstrap module 130 is used to output the supply voltage.
- VB in Figure 2 is the supply voltage.
- the second power supply terminal of the bootstrap module 130 is used to output the bootstrap voltage.
- VS in the figure is the bootstrap voltage.
- the voltage on the first power supply end rises to the sum of the floating voltage and the operating voltage.
- the charge stored on the capacitor C1 is used to support the operation of the high-side circuit.
- the supply voltage is determined by the floating voltage and the operating voltage.
- the device structure of the level shift device in the chip includes: a high-voltage region 210, a high-voltage N-well region 220 and a low-voltage region 230.
- the signal output module 110 is provided in the high-voltage region 210
- the transistor Q1 is provided in the high-voltage region 210
- the high-voltage N-well region 220 is provided around the high-voltage region 210
- the low-voltage region 230 is provided around the high-voltage N-well region 220
- at least part of the control module 120 is provided in the low-voltage region 230.
- the bootstrap module 130 is further disposed in the high-voltage region 210 to boost the operating voltage to the supply voltage.
- the bootstrap module 130 includes a diode D1 and a capacitor C1
- only the diode D1 may be disposed in the high-voltage region 210.
- a PN junction isolation ring 240 is provided in the high voltage N well region 220.
- the PN junction isolation ring 240 contacts the low voltage region 230.
- the drain of the junction field effect transistor J1 is provided in the low voltage region 230 .
- the channel region of the junction field effect transistor J1 is provided in the low voltage region 230 .
- the first N-type lead 213 is used to connect to the first high-voltage N-well 204a.
- the first N-type lead 213 is connected to the source of the junction field effect transistor J1 through the third metal layer 214.
- the second N-type lead 215 is used to connect to the first N-well 206a.
- the second N-type lead 215 is connected to the drain of the junction field effect transistor J1 through the fourth metal layer 216.
- the junction field effect transistor J1 in the embodiment of the present application is actually a parasitic device.
- the P-type substrate 201 of the junction field effect transistor J1 is fixed to ground.
- the third N-type lead-out terminal 217 is used to connect to the second N-well 206 b.
- the third N-type lead-out terminal 217 is led out through the fifth metal layer 218.
- the fifth metal layer 218 is the island potential of the high-voltage island and is used to connect to the VB terminal shown in FIG. 3 .
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Abstract
本申请涉及一种电平移位电路和电平移位器件。电平移位电路包括:信号输出模块和控制模块,信号输出模块包括三极管,三极管的高压端用于接收供电电压,三极管的低压端用于输出移位信号,三极管的基极用于接收第一控制信号;控制模块包括结型场效应管和绝缘栅场效应管,结型场效应管的漏极连接三极管的基极并用于输出第一控制信号,结型场效应管的栅极接地,结型场效应管的源极连接绝缘栅场效应管的漏极,绝缘栅场效应管的栅极用于接收第二控制信号,绝缘栅场效应管的源极接地。本申请的电平移位电路可以减小电平移位电路工作时的功耗。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求申请号为202410172934.7,申请日为2024年2月6日,发明名称为“电平移位电路和电平移位器件”的优先权,并通过引用将其内容整体并入本文,以供所有目的之用。
本申请涉及电子电路技术领域,特别是涉及一种电平移位电路和电平移位器件。
电平移位电路可以将输入的电压较小的控制信号经过移位后,输出电压较大的控制信号。相关技术中,公开了采用高压栅驱动的电平移位电路,但其功耗较高。
基于此,有必要针对上述技术问题,提供一种能够降低功耗的电平移位电路和电平移位器件。
第一方面,本申请提供了一种电平移位电路,包括:信号输出模块,所述信号输出模块包括三极管,所述三极管的高压端用于接收供电电压,所述三极管的低压端用于输出移位信号,所述三极管的基极用于接收第一控制信号;控制模块,所述控制模块包括结型场效应管和绝缘栅场效应管,所述结型场效应管的漏极连接所述三极管的基极并用于输出所述第一控制信号,所述结型场效应管的栅极接地,所述结型场效应管的源极连接所述绝缘栅场效应管的漏极,所述绝缘栅场效应管的栅极用于接收第二控制信号,所述绝缘栅场效应管的源极接地,所述控制模块用于根据所述第二控制信号向所述信号输出模块发送所述第一控制信号,所述信号输出模块用于根据所述第一控制信号输出所述移位信号。
在其中一个实施例中,电平移位电路还包括:自举模块,所述自举模块的输入端用于接收工作电压,所述自举模块的第一供电端用于根据所述工作电压和所述自举模块的第二供电端的自举电压输出所述供电电压。
在其中一个实施例中,所述自举模块包括二极管和电容,所述二极管的正极用于接收所述工作电压,所述二极管的负极连接所述电容的第一端,所述电容的第一端为所述自举模块的第一供电端,所述电容的第二端为所述自举模块的第二供电端。
在其中一个实施例中,所述信号输出模块和所述控制模块均设置为两个。
在其中一个实施例中,电平移位电路还包括:触发器,所述触发器的输入端分别连接两个所述信号输出模块,所述触发器的输出端用于根据两个所述移位信号输出电平信号。
第二方面,本申请还提供了一种电平移位器件,包括上述第一方面实施例所述的电平移位电路,所述电平移位器件还包括:高压区域,所述高压区域中设置有所述信号输出模块,所述三极管设置于所述高压区域中;高压N阱区域,所述高压N阱区域围绕所述高压区域设置;低压区域,所述低压区域围绕所述高压N阱区域设置,所述低压区域中设置有至少部分所述控制模块。
在其中一个实施例中,所述高压区域中还设置有至少部分所述自举模块。
在其中一个实施例中,所述高压N阱区域中设置有PN结隔离环,所述PN结隔离环接触所述低压区域,所述PN结隔离环内用于设置所述结型场效应管的漏极,所述低压区域用于设置所述结型场效应管的沟道区,所述绝缘栅场效应管设置在所述低压区域中。
在其中一个实施例中,所述结型场效应管的沟道区包括多个间隔设置的高压N阱单元。
在其中一个实施例中,所述三极管为全隔离的纵向PNP管,所述高压端为发射极,所述低压端为集电极。
上述电平移位电路和电平移位器件,通过设置三极管、结型场效应管和绝缘栅场效应管,当绝缘栅场效应管的栅极接收到第二控制信号时,绝缘栅场效应管即会导通,相对应的,结型场效应管的源极的电平下降,结型场效
应管也进入导通状态,此时,三极管的基极即会接收到相应的第一控制信号,从而导通,并从三极管的低压端输出移位信号,从而完成电平移位。由于三极管具备电流放大作用,结型场效应管的漏极只需要提供很小的电流给三极管的基极,即可使三极管导通,减小了电平移位电路工作时的功耗。
为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案,下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一个实施例中电平移位电路的电路示意图;
图2为另一个实施例中电平移位电路的电路示意图;
图3为一个实施例中自举模块的电路示意图;
图4为又一个实施例中电平移位电路的电路示意图;
图5为一个实施例中电平移位器件的版图示意图;
图6为另一个实施例中电平移位器件的版图示意图;
图7为图6中A-A’的剖面示意图;
图8为图6中B-B’的剖面示意图;
图9为图6中C-C’的剖面示意图;
图10为一个实施例中三极管的结构示意图;
附图标记说明:
信号输出模块110、控制模块120、自举模块130、高压区域210、高压N
阱区域220、低压区域230、PN结隔离环240、高压N阱单元250、P型衬底201、第一P型埋层202a、第二P型埋层202b、第一N型埋层203、第一高压N阱204a、第二高压N阱204b、第一P阱205a、第二P阱205b、第三P阱205c、第四P阱205d、第一N阱206a、第二N阱206b、第三N阱206c、场氧区207、上栅极208、第一金属层209、第一P型引出端211、第二金属层212、第一N型引出端213、第三金属层214、第二N型引出端215、第四金属层216、第三N型引出端217、第五金属层218、第二N型埋层219、低 压N阱221、第二P型引出端222、第六金属层223、第四N型引出端224、第七金属层225、第五N型引出端226、第八金属层227。
信号输出模块110、控制模块120、自举模块130、高压区域210、高压N
阱区域220、低压区域230、PN结隔离环240、高压N阱单元250、P型衬底201、第一P型埋层202a、第二P型埋层202b、第一N型埋层203、第一高压N阱204a、第二高压N阱204b、第一P阱205a、第二P阱205b、第三P阱205c、第四P阱205d、第一N阱206a、第二N阱206b、第三N阱206c、场氧区207、上栅极208、第一金属层209、第一P型引出端211、第二金属层212、第一N型引出端213、第三金属层214、第二N型引出端215、第四金属层216、第三N型引出端217、第五金属层218、第二N型埋层219、低 压N阱221、第二P型引出端222、第六金属层223、第四N型引出端224、第七金属层225、第五N型引出端226、第八金属层227。
为了便于理解本申请,下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是,本申请可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本申请。
可以理解,本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件,但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。
空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等,在这里可以用于描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白,除了图中所示的取向以外,空间关系术语还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如,如果附图中的器件翻转,描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此,示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。此外,器件也可以包括另外地取向(譬如,旋转90度或其它取向),并且在此使用的空间描述语相应地被解释。
需要说明的是,当一个元件被认为是“连接”另一个元件时,它可以是直接连接到另一个元件,或者通过居中元件连接另一个元件。此外,以下实施例中的“连接”,如果被连接的对象之间具有电信号或数据的传递,则应理解为“电连接”、“通信连接”等。
还应当理解的是,术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在,但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的
可能性。同时,在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
正如背景技术所述,传统的高压栅驱动的电平移位电路工作时,其高压横向场效应管的漏端电流大约为2至20mA范围。由于高压栅驱动芯片的工作电压很高,不同类型芯片的高压范围可能为150至1200V,甚至更高,所以在高压状态下,高压栅驱动芯片需要在漏端高压的条件下导通并工作于饱和区,虽然其栅极采用短脉冲控制,但由于电压很高,因此所产生的功耗仍较大。
基于以上原因,本申请提供了一种适用于超高压栅驱动应用的电平移位电路和电平移位器件,可以降低电平移位电路工作的功耗。
在一个实施例中,如图1所示,提供了一种电平移位电路,包括:信号输出模块110和控制模块120,信号输出模块110包括三极管Q1,三极管Q1的高压端用于接收供电电压,三极管Q1的低压端用于输出移位信号,三极管Q1的基极用于接收第一控制信号;控制模块120包括结型场效应管J1和绝缘栅场效应管M1,结型场效应管J1的漏极连接三极管Q1的基极并用于输出第一控制信号,结型场效应管J1的栅极接地,结型场效应管J1的源极连接绝缘栅场效应管M1的漏极,绝缘栅场效应管M1的栅极用于接收第二控制信号,绝缘栅场效应管M1的源极接地,控制模块120用于根据第二控制信号向信号输出模块110发送第一控制信号,信号输出模块110用于根据第一控制信号输出移位信号。
具体的,信号输出模块110包括三极管Q1,三极管Q1的高压端用于接收供电电压。在一些实施例中,电平移位电路为超高压电平移位电路,此时,供电电压为150V至1200V,甚至更高。三极管Q1的低压端用于输出移位信号,供电电压的大小可以影响移位信号的电压大小。三极管Q1的基极连接结型场效应管J1的漏极并用于接收第一控制信号。可以理解的是,当三极管Q1为PNP型三极管时,三极管Q1的发射极即为高压端,三极管Q1的集电极即为低压端。在其他实施例中,三极管Q1也可以为NPN型三极管,此时集电极为高压端,发射极为低压端。
由于三极管Q1接收的供电电压较大,因此,与三极管Q1相连的结型场
效应管J1为耐高压的场效应管,结型场效应管J1的漏极位于高压侧,结型场效应管J1的源极位于低压侧,绝缘栅场效应管M1可以为普通的低压场效应管。当绝缘栅场效应管M1的栅极未接收到第二控制信号时,绝缘栅场效应管M1的栅极无输入并处于低电平,绝缘栅场效应管M1处于截止状态,同时,结型场效应管J1关断无电流,三极管Q1的基极也没有电流,处于关断状态。当绝缘栅场效应管M1的栅极接收到第二控制信号(例如短脉冲信号)时,绝缘栅场效应管M1导通,绝缘栅场效应管M1的漏极和结型场效应管J1的源极的电平下降,结型场效应管J1进入导通状态,由于结型场效应管J1的漏极与三极管Q1的基极连接,此时,三极管Q1也会导通,从而使三极管Q1的低压端输出移位信号,移位信号的电压大小与供电电压的大小有关,其可以根据电路需要进行调整供电电压的大小,从而实现电平移位的功能。
本实施例的电平移位电路中的三极管Q1具有较大的电流放大作用,结型场效应管J1的漏极只需提供很小的基极电流给三极管Q1,即可完成电平移位,相较于传统的高压栅驱动的电平移位电路,结型场效应管J1的漏极的工作电流会减小1至2个数量级,通常20至200μA的电流就可以确保电平移位电路正常工作,减小了电平移位电路工作时的功耗。
在一个实施例中,如图2所示,电平移位电路还包括:自举模块130,自举模块130的输入端用于接收工作电压,自举模块130的第一供电端用于根据工作电压和自举模块130的第二供电端的自举电压输出供电电压。
具体的,自举模块130主要是利用自举升压二极管和自举升压电容等电子元件,使电容放电电压和电源电压叠加,从而使电压升高,升高的电压能达到数倍电源电压。自举模块130的输入端用于接收工作电压,图2中的VCC即为工作电压,工作电压通常为5V至25V,其电压大小由电平移位电路的设计需求决定。自举模块130的第一供电端用于输出供电电压,图2中的VB即为供电电压,自举模块130的第二供电端用于输出自举电压,图中的VS即为自举电压。自举电压为浮动电压端,其电压浮动范围可以为0至1200V,相对应的,供电电压的大小为自举电压与工作电压之和。在一些实施例中,三极管Q1的低压端连接自举模块130的第二供电端。
在一个实施例中,如图3所示,信号输出模块110还包括第一电阻R1,
第一电阻R1的一端连接三极管Q1的低压端,第一电阻R1的另一端连接自举模块130的第二供电端。具体的,通过设置第一电阻R1,当三极管Q1导通时,第一电阻R1会因为三极管Q1的低压端输出的电流而产生压降,从而调节三极管Q1的低压端输出的移位信号的电压大小。
在一个实施例中,如图3所示,自举模块130包括二极管D1和电容C1,二极管D1的正极用于接收工作电压,二极管D1的负极连接电容C1的第一端,电容C1的第一端为自举模块130的第一供电端,电容C1的第二端为自举模块130的第二供电端。具体的,当第二供电端为低电平,且存在工作电压时,工作电压通过二极管D1对电容C1充电,使电容C1上的电压接近工作电压,当第二供电端浮动到高压(例如1200V)时,第一供电端的电压会随之升高至浮动电压与工作电压之和,电容C1上储存的电荷用于支持高压侧电路的工作,供电电压由浮动电压与工作电压确定。
在一个实施例中,如图3所示,控制模块120还包括:第二电阻R2,第二电阻R2的一端连接绝缘栅场效应管M1的源极,第二电阻R2的另一端接地。具体的,通过设置第二电阻R2的阻值,可以控制结型场效应管J1的工作电流的大小,便于调整电平移位电路工作时的功耗。
在一个实施例中,如图4所示,信号输出模块110和控制模块120均设置为两个。具体的,在本实施例中,信号输出模块110和控制模块120均设置为两个,两个信号输出模块110的结构参数相同,两个控制模块120的结构参数相同,信号输出模块110和控制模块120的具体结构与上述实施例中的结构相同,此处不再一一赘述。两个信号输出模块110可以分别输出两个移位信号,通过外部设置的触发器,可以对两个信号进行同步,从而将两个移位信号转换成一个更稳定的信号。在一些其他实施例中,信号输出模块110和控制模块120均可以设置为多个。
在一个实施例中,如图4所示,电平移位电路还包括:触发器U1,触发器U1的输入端分别连接两个信号输出模块110,触发器U1的输出端用于根据两个移位信号输出电平信号。具体的,在信号输出模块110和控制模块120均设置为两个的情况下,两个信号输出模块110会分别向触发器U1输入一个移位信号,触发器U1通过将输入的两个移位信号进行同步后,得到一个更稳
定的电平信号,并从触发器U1的输出端将其输出,从而使电平移位电路最终输出的信号更加稳定。在一些实施例中,触发器U1为RS(Reset-Set)触发器,其输入端R和输入端S各连接一个信号输出模块110,通过输出端Q输出一个更稳定的电平信号。
在一个实施例中,本申请还提出了一种电平移位器件,电平移位器件包括上述实施例中的电平移位电路。
在一个实施例中,如图5所示,电平移位器件在芯片中的器件结构包括:高压区域210、高压N阱区域220和低压区域230,高压区域210中设置有信号输出模块110,三极管Q1设置于高压区域210中,高压N阱区域220围绕高压区域210设置,低压区域230围绕高压N阱区域220设置,低压区域230中设置有至少部分控制模块120。
具体的,本实施例中的高压区域210和高压N阱区域220构成了高压岛,高压区域210用于布置高压侧电路版图,即上述实施例中的电平移位电路中的信号输出模块110,因此,信号输出模块110中的三极管Q1设置于高压区域210中。在一些实施例中,信号输出模块110中的第一电阻R1也设置于高压区域210中。高压N阱区域220为在半导体晶圆中形成的一层N型掺杂区,其为高压岛的高压结终端,也即漂移区,高压N阱区域220围绕高压区域210设置。在高压N阱区域220的外侧围绕设置有低压区域230,低压区域230用于设置至少部分控制模块120,例如,将控制模块120中的结型场效应管J1和绝缘栅场效应管M1均设置在低压区域230中,或者,仅将结型场效应管J1的一部分设置在低压区域230中。在一些实施例中,控制模块120的第二电阻R2也设置于低压区域230中。可以理解的是,在后续使用时,电平移位器件的低压区域230的外周侧用于连接地线。
在一个实施例中,高压区域210中还设置有至少部分自举模块130,其用于将工作电压升压为供电电压。在一些其他实施例中,在自举模块130包括二极管D1和电容C1的情况下,为便于集成,可以仅将二极管D1设置于高压区域210中。
在一个实施例中,如图6所示,高压N阱区域220中设置有PN结隔离环240,PN结隔离环240接触低压区域230,PN结隔离环240内用于设置结
型场效应管J1的漏极,低压区域230用于设置结型场效应管J1的沟道区,绝缘栅场效应管M1设置在低压区域230中。
具体的,本实施例中的结型场效应管J1的漏极在高压N阱区域220中制成,结型场效应管J1的沟道区在低压区域230中制成,PN结隔离环240由高压N阱区域220中形成的P阱构成,其用于将结型场效应管J1的漏极与高压N阱区域220隔离。图6示出了包括一个结型场效应管J1(虚线框中)的版图示意图,在一些其他实施例中,结型场效应管J1的数量也可以为两个或多个。
在一个实施例中,结型场效应管J1的沟道区包括多个间隔设置的高压N阱单元250。具体的,如图6所示,结型场效应管J1的沟道区设置有三个高压N阱单元250,高压N阱单元250在图6所示的剖面位置设置为矩形,通过调整矩形的形状大小可以调节结型场效应管J1的夹断电压。
下面详细描述本申请实施例中结型场效应管J1的制作流程及其结构。如图7所示,为图6中A-A’的剖面结构的示意图。结型场效应管J1采用P型衬底201制作,然后在P型衬底201中分别形成第一P型埋层202a、第二P型埋层202b和第一N型埋层203,然后生长P型外延层,并通过离子注入在P型外延层中形成第一高压N阱204a和第二高压N阱204b,且通过离子注入分别形成第一P阱205a、第二P阱205b、第三P阱205c、第一N阱206a和第二N阱206b,通过推阱后就得到如图7所示的结构。其中,第一高压N阱204a即为图6中的从高压N阱区域220延伸出来的高压N阱单元250,也即结型场效应管J1的沟道区,通过调整第一高压N阱204a的宽度,可以改变结型场效应管J1的夹断电压。第一P阱205a表示低压区域230中的P阱,第二P阱205b和第二P型埋层202b形成PN结隔离环240,第三P阱205c由第一N型埋层203和第二N阱206b所包围,从而与P型衬底201隔离开并形成P阱,第三P阱205c连接浮动电位,也即图3所示的VS端。N阱和P阱制作完成后,进行有源区的光刻和场氧化形成有源区,也即图示中的场氧区207,场氧区207以外的区域为有源区。
然后进行栅氧化和多晶硅图形化,形成由多晶硅制成的结型场效应管J1的场版,也即结型场效应管J1的上栅极208。上栅极208的多晶硅通过第一
金属层209引出,可以选择直接接地或者连接某个控制电位。第一P型引出端211用于连接第一P阱205a和第一P型埋层202a,第一P型引出端211通过第二金属层212连接到P型衬底201,从而形成衬底接触,P型衬底201即为结型场效应管J1的栅极。第一N型引出端213用于连接第一高压N阱204a,第一N型引出端213通过第三金属层214引出并连接结型场效应管J1的源极。第二N型引出端215用于连接第一N阱206a,第二N型引出端215通过第四金属层216引出并连接结型场效应管J1的漏极。本申请实施例的结型场效应管J1实际上是寄生器件,结型场效应管J1的P型衬底201固定接地。第三N型引出端217用于连接第二N阱206b,第三N型引出端217通过第五金属层218引出,第五金属层218是高压岛的岛电位,用于连接图3所示的VB端。
如图8所示,为图6中B-B’的剖面结构的示意图,也即为结型场效应管J1的高压N阱单元250之间位置的剖面结构,与图7相比,差别在于图8中没有图7中的第一高压N阱204a。如图9所示,为图6中C-C’的剖面结构的示意图,图9中所表示的位置是没有器件的高压结终端,该位置没有结型场效应管J1(图7中的第一高压N阱204a),也没有PN结隔离环240的结构(图7和图8中的第二P阱205b和第二P型埋层202b)。
在一个实施例中,三极管Q1为全隔离的纵向PNP管,高压端为发射极,低压端为集电极。具体的,如图10所示,为纵向PNP管的结构示意图。纵向PNP管的P型衬底201上设置有第二N型埋层219,第二N型埋层219上设置有低压N阱221,被第二N型埋层219和低压N阱221包围隔离的第四P阱205d作为纵向PNP管的集电极,第四P阱205d上设置有第三N阱206c,其作为纵向PNP管的基区。第二P型引出端222用于连接第四P阱205d,第二P型引出端222通过第六金属层223引出作为纵向PNP管的集电极。在一些实施例中集电极引出为环形。第四N型引出端224用于连接第三N阱206c,第四N型引出端224通过第七金属层225引出作为纵向PNP管的基极。在一些实施例中基极引出为环形。第五N型引出端226用于连接第三N阱206c,第五N型引出端226通过第八金属层227引出作为纵向PNP管的发射极。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或
者特征包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (15)
- 一种电平移位电路,其特征在于,包括:信号输出模块,所述信号输出模块包括三极管,所述三极管的高压端用于接收供电电压,所述三极管的低压端用于输出移位信号,所述三极管的基极用于接收第一控制信号;控制模块,所述控制模块包括结型场效应管和绝缘栅场效应管,所述结型场效应管的漏极连接所述三极管的基极并用于输出所述第一控制信号,所述结型场效应管的栅极接地,所述结型场效应管的源极连接所述绝缘栅场效应管的漏极,所述绝缘栅场效应管的栅极用于接收第二控制信号,所述绝缘栅场效应管的源极接地,所述控制模块用于根据所述第二控制信号向所述信号输出模块发送所述第一控制信号,所述信号输出模块用于根据所述第一控制信号输出所述移位信号。
- 根据权利要求1所述的电平移位电路,其特征在于,还包括:自举模块,所述自举模块的输入端用于接收工作电压,所述自举模块的第一供电端用于根据所述工作电压和所述自举模块的第二供电端的自举电压输出所述供电电压。
- 根据权利要求2所述的电平移位电路,其特征在于,所述自举模块包括二极管和电容,所述二极管的正极用于接收所述工作电压,所述二极管的负极连接所述电容的第一端,所述电容的第一端为所述自举模块的第一供电端,所述电容的第二端为所述自举模块的第二供电端。
- 根据权利要求1至3任一项所述的电平移位电路,其特征在于,所述信号输出模块和所述控制模块均设置为两个。
- 根据权利要求4所述的电平移位电路,其特征在于,还包括:触发器,所述触发器的输入端分别连接两个所述信号输出模块,所述触发器的输出端用于根据两个所述移位信号输出电平信号。
- 根据权利要求2所述的电平移位电路,其特征在于,所述信号输出模块还包括第一电阻,所述第一电阻的一端连接所述三极管的低压端,所述第一电阻的另一端连接所述自举模块的所述第二供电端。
- 根据权利要求1所述的电平移位电路,其特征在于,所述控制模块还包括第二电阻,所述第二电阻的一端连接所述绝缘栅场效应管的源极,所述第二电阻的另一端接地。
- 一种电平移位器件,其特征在于,包括权利要求1至7任一项所述的电平移位电路,所述电平移位器件还包括:高压区域,所述高压区域中设置有所述信号输出模块,所述三极管设置于所述高压区域中;高压N阱区域,所述高压N阱区域围绕所述高压区域设置;低压区域,所述低压区域围绕所述高压N阱区域设置,所述低压区域中设置有至少部分所述控制模块。
- 根据权利要求8所述的电平移位器件,其特征在于,所述电平移位电路还包括:自举模块,所述自举模块的输入端用于接收工作电压,所述自举模块的第一供电端用于根据所述工作电压和所述自举模块的第二供电端的自举电压输出所述供电电压,其中,所述电平移位器件的所述高压区域中还设置有至少部分所述自举模块。
- 根据权利要求9所述的电平移位器件,其特征在于,所述自举模块包括二极管和电容,所述二极管的正极用于接收所述工作电压,所述二极管的负极连接所述电容的第一端,所述电容的第一端为所述自举模块的第一供电端,所述电容的第二端为所述自举模块的第二供电端,其中,仅所述二极管设置于所述高压区域中。
- 根据权利要求8所述的电平移位器件,其特征在于,所述高压N阱区域中设置有PN结隔离环,所述PN结隔离环接触所述低压区域,所述PN结隔离环内用于设置所述结型场效应管的漏极,所述低压区域用于设置所述结型场效应管的沟道区,所述绝缘栅场效应管设置在所述低压区域中。
- 根据权利要求11所述的电平移位器件,其特征在于,所述结型场效应管的沟道区包括多个间隔设置的高压N阱单元。
- 根据权利要求8所述的电平移位器件,其特征在于,所述三极管为全隔离的纵向PNP管,所述三极管的高压端为发射极,所述三极管的低压端为集电极。
- 根据权利要求8所述的电平移位器件,其特征在于,所述控制模块还包括第二电阻,所述第二电阻的一端连接所述绝缘栅场效应管的源极,所述第二电阻的另一端接地,其中,所述控制模块的第二电阻设置于所述低压区域中。
- 根据权利要求9所述的电平移位器件,其特征在于,所述信号输出模块还包括第一电阻,所述第一电阻的一端连接所述三极管的低压端,所述第一电阻的另一端连接所述自举模块的所述第二供电端,其中,所述信号输出模块的第一电阻设置于所述高压区域中。
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