[发明专利]半导体器件的电压控制设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体器件的电压控制设备。

背景技术

电荷泵可输出电压量大于从电源提供的电压的正高电压或负高电压。例如，电荷泵可用在半导体器件(例如，DRAM或其它类似半导体器件)的负偏压发生器中。电荷泵可用在这样的电压发生器中，所述电压发生器在EPROM、EEPROM、闪存元件或其它类似器件的单元中产生用以写入/擦除数据的电压。电荷泵也可用在需要比系统电压大的电压的部件的DC-DC转换器中。

图1是示出正高电压电荷泵的电路图。正高电压电荷泵电路可包括：电源VDD、二极管单元110、电容器单元120、时钟单元130和输出端VOUT140。电源VDD可用作产生正高电压的电源。

二极管单元110可包括正向连接至输入电源VDD的二极管D11。二极管D12、D13、D14和D15可正向依次串联。

电容器单元120可包括并联配置的电容器C11、C12、C13和C14。电容器C11、C12、C13和C14可分别连接至二极管D11、D12、D13和D14的输出。时钟单元130中的第一时钟信号CLK1可连接至电容器C11和C13。时钟单元130中的第二时钟信号CLK2可连接至电容器C12和C14。例如，节点N11可连接至二极管D11的输出、二极管D1 2的输入和电容器C11的一端；电容器C11的另一端可连接至第一时钟信号CLK1。节点N12可连接至二极管D12的输出、二极管D13的输入和电容器C12的一端；电容器C12的另一端可连接至第二时钟信号CLK2。节点N13可连接至二极管D13的输出、二极管D14的输入和电容器C13的一端；电容器C13的另一端可连接至第一时钟信号CLK1。节点N14可连接至二极管D14的输出、二极管D15的输入和电容器C14的一端；电容器C14的另一端可连接至第二时钟信号CLK2。输出端VOUT 140可输出由泵操作产生的正高电压。

图2示出第一时钟信号CLK1和第二时钟信号CLK2的时序图。第一时钟信号CLK1和第二时钟信号CLK2可以异相180°。

为了说明和简化，假设二极管D11、D12、D13、D14和D15的阈值电压Vth相同，然而所属领域的普通技术人员可以理解的是这些阈值电压可以不同。如图2的时钟输入图实例所示，在CLK1时间段内可向电容器C11的一端输入VSS(例如，地标电压(ground level voltage))。可向二极管D11输入电压VDD并且可从二极管D11输出电压VDD-Vth；换句话说，从二极管D11输出的电压减少了阈值电压Vth。因此，在节点N11的电压是VDD-Vth。在时间段T1期间，电容器C11中的充电电量可以是Q1＝C11×{(VDD-Vth)-VSS}。

如图2的时钟输入图实例所示，当CLK1在时间段T2中时，将电压VDD输入至与CLK1连接的电容器C11的端子。电容器C11的电容可保持恒定。因此，节点N11在时间段T2期间变为2VDD-Vth。在时间段T2期间，可向与CLK2连接的电容器C12的端子输入VSS(例如，地标电压)。二极管D12可向节点N12输出大小为节点N11的电压减去Vth的电压(即，2VDD-2Vth)。因此，在电容器C12中充电的电量可以是Q2＝C12×{(2VDD-2Vth)-VSS}。

如图2的时钟输入图实例所示，在时间段T3期间，将CLK2的电压VDD输入至电容器C12。在时间段T3期间，由于在电容器C12中充电的电量恒定，所以节点N12的电压变为VDD(电容器C12的CLK2端的电压电平)加2VDD-2Vth(电容器C12的电压电荷)，即3VDD-2Vth。在时间段T3期间，向电容器C13输入来自CLK1的VSS(即，地标电压)。因此，二极管D13可输出电压3VDD-3Vth。因此，在电容器C13中充电的电量可以是Q3＝C13×{(3VDD-3Vth)-VSS}。

当时钟CLK1、CKL2连续输入时，输出端VOUT 140可输出电压5VDD-5Vth。因此，正高电压电荷泵可产生大于输入电压VDD的电压。图3是正高电压电荷泵的模拟示图。

图4是示出负高电压电荷泵的电路图。负高电压电荷泵电路可包括：电源VSS、二极管单元210、电容器单元220、时钟单元230和输出端VOUT 240。电源VSS可用作产生负高电压的电源。