[发明专利]一种对接保护带CMOS中的齐纳电压调节器

说明书

技术领域

本发明涉及到已知的对接保护带互补金属氧化物半导体（CMOS）单片机集成电路（IC）设备。

背景技术

因为相对重掺杂P型和N型区域相互毗邻，所以击穿电压就相对较低。但是，这样的电路通常和其他工作在高电压的器件一起工作。例如，许多电路工作在9伏电池供电的电压下，并且经常有需要将它们与CMOS器件连接。但是，对接保护带会引起一个典型值为7伏的击穿电压。在没有电流限制的情况下，一个9伏的电源会烧坏器件。另一方面，对接保护带形成的CMOS结构通常用于制成高密度IC，这样的IC在制造和使用过程中较为经济合算。

因此，需要加入一个芯片内的限压器来解决过压问题。

发明内容

本发明的一个目的是提供一个用于对接保护带CMOS结构的限压器。

本发明的进一步目的是在CMOS结构中使用对接保护带元件来产生一个与击穿电压相关的电压，并且在一个稍低的电压下控制电路。

本发明的另一个目的是产生一个芯片内的CMOS对接保护带限压器，该限幅器工作在击穿电压级以下，这样，高工作电压就可以在没有损害的情况下得以应用。

本发明的技术解决方案是：

这些或其他目的由下述内容达到。一个齐纳二极管在一个使用对接保护带元件的独立区域内产生，这样，稳压电压就等于电路的击穿电压。附近的横向晶体管具有高集电极效能，其集电极和基极连接在一起。横向晶体管发射极连接在齐纳二极管阴极，这样，基极（以及集电极）的电势就比稳压电压值低一个二极管的压降。因为CMOS衬底直接连接在集电极-基极结构上，所以其电势自然就低于击穿电压。因为横向二极管的动作相对较慢，所以可以在晶体管集电极-基极连接点和齐纳二极管阳极间接一个旁路电容。在工作状态时，一个降压电阻连接在齐纳二极管阴极和电源正极端之间。在这样的安排下，7伏的对接保护带电路就可以使用大于7伏的电源，工作在大约6.4伏的电压下。

对比专利文献：CN202737740U 升压型开关调节器的控制电路、开关调节器和电子设备201220287855.3

附图说明：

图1展示了本发明电路的原理图；

图2展示了用于本发明的对接保护带IC的横截面正视图。

具体实施方式：

在图1的原理图中，电路IC相关部分如图所示在虚线10以内。电路由一个连接在                                               端11和接地端12、15间的电源供电。三个焊盘如图中所示位于用于IC外部链接的13、14和15上。需要指出的是，图中所示的降压电阻16是一个外部元件。但是，它也可以是一个芯片内元件，在这种情况下，焊盘13可以直接连接在上。

电路的核心为齐纳二极管17，它具有与电路18相同的击穿电压，电路18由常见的CMOS对接保护带组成。

晶体管由连线23接成二极管。二极管极化的，以便正向偏置，并且耦合在齐纳二极管和电路18之间。晶体管19上的电压降的典型值为0.6伏，这样，电路在18处就可以工作在比二极管17低0.6伏的电压下。这就确保电路18工作在击穿电压以下。如果端子11处的电压低于击穿电压级，电路18看作一个稍低于电源电压的电压级，否则就为工作状态。

因为CMOS电路在其转换过渡期间会在电源上施加一个电流冲击，所以它们的工作将会在焊盘14处产生窄电压尖脉冲。因为晶体管19为PNP型横向结构，所以，即便正向偏置，它也不会响应非常快速的过渡。由于这个原因，所以连接了电容20来绕过基极-集电极而直接接地。这个连接需要一个位于14处的额外的焊盘以适应电容20。虽然该电容与芯片内电容有很大的相关性，但是根据分立元件的标准，该电容是比较小的。特别的是，电容20大约为0.05到0.1微法，额定电压大约为10到12伏。

电阻16如图所示为两部分，一个芯片外的部分16和一个芯片内的部分。两者都有可断开的跨接线。如果电阻16上的跨接线在21处断开，则芯片外的电阻接入电路。如果电阻上的跨接线在22处断开，则芯片内的电阻接入电路。通常情况下只有一根跨接线在21或22处断开。但是，两根跨接线都是可以断开的，此时，芯片内和芯片外电阻就都接入电路。

芯片内的电阻部分传统结构中的离子注入或扩散电阻的形式。或者，它也可以使位于IC氧化区域顶部的阻性金属。在两种情况下，都可以提供电阻的激光微调。