[发明专利]使用与串联连接的P型MOS器件并联的串联连接的N型MOS器件的双向开关

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求在35U.S.C.§119(e)下享有美国临时专利申请No.61/613,269和美国临时专利申请No.61/613,260的利益，这两个申请都递交于2012年3月20日，其全文的内容通过引用合并于此。

背景技术

两个NDMOS器件能够能够串联连接，以使它们的源极彼此连接且使它们的栅极彼此连接以形成NDMOS开关。两个PDMOS器件也能够串联连接，以使它们的源极彼此连接且使它们的栅极彼此连接而形成PDMOS开关。然而，从未使用串联连接的NDMOS和串联连接的PDMOS器件的组合来形成开关。这两种类型的串联连接没有结合成单个开关的原因在于，在常规的DMOS制造过程中，一种器件类型不得不使其源极与硅基板联接。例如，在P型硅基板中，每个NDMOS器件不得不使其源极与基板连接。类似地，在N型硅基板中，每个PDMOS器件不得不使其源极与基板连接。因此，需要多种工艺(例如，常规的NDMOS工艺加上常规的PDMOS工艺)来形成具有两种类型的串联连接的单个开关，这将是成本高且费时的。由于两种类型的串联连接不会一起使用，所以也没有将两种类型的串联连接的并联配置认为是可行的或实用的。

已经开发了允许DMOS器件的源极处于不同于基板的电位的新工艺，从而允许在同一工艺中两个NDMOS和PDMOS的串联连接。因此，有可能通过较低的花费来制造包括两种类型的串联连接的电路，诸如本发明的双向开关。

发明内容

在一个实施方案中，利用与一对串联连接的P型MOS器件并联连接的一对串联连接的N型MOS器件来形成双向开关。

在第二实施方案中，双向开关是一种包括与一对串联连接的PDMOS器件并联连接的一对串联连接的NDMOS器件的DMOS开关。依照第二实施方案的双向DMOS开关的一个优势在于，开关允许轨到轨操作，而无需使用电荷泵，例如，产生用于常规DMOS开关的栅极电压的电荷泵。为了支持轨到轨操作，电荷泵产生超过最大容许输入信号的供电电压，从而保持常规DMOS开关接通。按此方式使用电荷泵的缺点包括高的供电电流和慢的切换速度。本发明的DMOS开关避免了这些缺点。

附图说明

图1示出了根据本发明的示例性实施方案的双向开关电路的示意图。

具体实施方式

本发明涉及一种利用与一对串联连接的P型MOS器件并联连接的一对串联连接的N型MOS器件来形成的双向开关。在一个实施方案中，MOS器件是DMOS器件。开关能够作为轨到轨开关而被操作，意味着开关的输入能够在正供电轨(LHI)的值和负供电轨(VSS)的值之间变化，而不会不利地影响开关操作。LHI和VSS未示于附图中并且表示产生开关输入的电路的电源。例如，LHI和VSS可以可为放大器电路供电，在输入发送到开关之前，放大器电路提升输入信号的电压电平。

图1示出了根据本发明的示例性实施方案的DMOS开关10的示意图。开关10包括一对串联连接的PDMOS器件mp29/mp30以及一对串联连接的NDMOS器件mn47/mn48。虽然结合两个MOS器件串联连接描述了示例性实施方案，多于两个的MOS器件也可以串联连接。然而，从制造成本和性能的视角看，多于两个串联连接的MOS器件的使用既不需要，也不一定是优选的。每个串联连接形成在输入/输出(I/O)点s1与I/O点d1之间。mp29和mp30的源极连接在一起。mp29和mp30的栅极也连接在一起。类似地，mn47和mn48的源极连接在一起，mn47和mn48的栅极连接在一起。可以利用隔离工艺来形成DMOS器件mp29/mp30/mn47/mn48，其中在每个DMOS器件的硅基板中包括隔离区域以允许DMOS器件的源极区域处于与基板不同的电位，例如，处于LHI与VSS之间的任意电压。因为源极不再与基板电位关联，所以使得轨到轨操作可行。

开关10是双向的，意味着s1和d1能够用于输入和输出。器件mp29/mp30/mn47/mn48是高压DMOS器件，适合于与电源电路以及在不超过常见于CMOS电路的电压下工作的其他电路一起使用。如图1所示，mp29和mn48的漏极在s1处连接在一起。mp30和mn47的漏极在d1处连接在一起。通过这种方式，串联的DMOS器件并联地连接在开关10的输入和输出之间。