[发明专利]耗尽模式MOSFET电路和应用

说明书

相关申请案的交叉参考

本申请案与以下临时专利申请案有关并主张以下临时专利申请案的优先权：W·林 (W.Lin)在2007年1月24日申请的标题为“用于集成电路的静电放电保护和预防 (Electrostatic Discharge Protection and Prevention for Integrated Circuits)”的第US 60/886,363号美国临时专利申请案；W·林在2007年2月13日申请的标题为“使用耗尽 型MOSFET晶体管的逻辑电路(Logic Circuits using Depletion Type MOSFET Transistors)”的第US 60/889,614号美国临时专利申请案；W·林在2007年2月22日申 请的标题为“使用耗尽型MOSFET晶体管的逻辑电路(Logic Circuits using Depletion Type MOSFET Transistors)”的第US 60/891,053号美国临时专利申请案；W·林在2007 年3月12日申请的标题为“使用耗尽型MOSFET晶体管的逻辑电路(Logic Circuits using Depletion Type MOSFET Transistors)”的第US 60.894,337号美国临时专利申请案； 以及W·林在2007年10月17日申请的标题为“耗尽MOSFET及其应用(Depletion MOSFET and its applications)”的第US 60/980,506号美国临时专利申请案，所有所述 美国临时专利申请案的内容特此以全文引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)领域，且更明确地说，涉 及用于电子电路的耗尽模式MOSFET的模拟和使用，所述电子电路包含静电放电保护 电路、布尔(Boolean)逻辑电路、缓冲电路和存储器电路。

背景技术

金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)技术是众所周知的，在20世纪50年 代就已被发明。自从1970年以来，所述技术已成为半导体产业中用于生产集成电路(IC) 的标准技术，因为所述技术容易使用、电流消耗低且生产成本低。

在其最简单的实施方案中，MOSFET是三端子开关(通常制造于硅衬底上)，其在 漏极到源极传导沟道上方具有绝缘的控制栅极端子。通常通过将电压施加到栅极端子来 控制在传导沟道中流动的电流。作为简单的开关，MOSFET非常适合于逻辑操作。 MOSFET对于低功率应用来说也是很好的选择，因为它们在操作中消耗非常少的电流， 主要是因为控制栅极与传导沟道绝缘。

可将MOSFET制造为以两种根本不同的方式操作，通常称为增强模式和耗尽模式 操作。在增强模式操作中，MOSFET处于“断开”状态，除非将电压施加到栅极端子以 使晶体管切换到“接通”状态。相反，在耗尽模式操作中，MOSFET处于“接通”状态， 且要求将电压施加到栅极端子以使晶体管切换到“断开”状态。

在增强模式下操作的MOSFET通常被称为增强型MOSFET，且可为N沟道或P沟 道。类似地，在耗尽模式下操作的MOSFET通常被称为耗尽型MOSFET，且可为N沟 道或P沟道。

由于其相反的默认值或初始状态，增强型MOSFET的逻辑操作与耗尽型MOSFET 的逻辑操作相反。然而，除极性差异之外，两种类型的MOSFET在执行所有逻辑操作 方面理论上是相同的。

图1中展示MOSFET的转移特性，其中对照从漏极流到源极的电流(Ids)而描绘 栅极端子与源极端子之间的电压(Vgs)。

增强型MOSFET使用起来较简单，因为漏极与源极之间的沟道仅在栅极到源极结 被通电之后才变为导电性，如曲线142和144中所示。N型增强MOSFET最初是断开的， 其中当Vgs为零时无电流Ids流动，且随着V_GS被迫使为正性更大而变得导电性更大， 从而允许较大的电流Ids从漏极流到源极，如曲线142中所见。类似地，P型增强MOSFET 最初是断开的，其中当Vgs为零时无电流流动，且随着V_GS变得负性更大而变得导电性 更大，从而允许较大的电流从漏极流到源极，如曲线144中所见。