[发明专利]半导体器件

说明书

本申请是申请号为03100795.3、申请日为2003年1月17日、发明名称为“电路”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及电路领域。同时，本发明属于具有以源跟随电路、差分放大器电路、检测放大器和运算放大器、信号线驱动电路和光电转换器为代表的电路的半导体装置的技术领域。

背景技术

集成电路(IC)最近已广泛用于蜂窝电话或个人数字助理中，它由几十万至几百万那么多的晶体管或电阻在接近5mm见方的硅基上构成。这对于器件的缩小和可靠性的提高以及器件的批量制造有重要的意义。

在集成电路(IC)或类似物上使用的电路的设计中，经常设计放大器电路，其中该种放大器电路具有放大小振幅信号的电压或电流的作用。这种放大器电路被广泛应用，原因在于需要一种电路来减弱所出现的应力以稳定工作电路。

由此，把源跟随电路的配置及运行来作为放大器电路的例子来进行解释。首先，源跟随电路的一种配置示例将在附图5A中示出，以解释稳态的运行。接着，所述源跟随电路的工作点将通过附图5B和5C来进行解释。最后，为了解释瞬态中的运行，与附图5A的配置不同的源跟随电路的一种示例将在附图6A和6B中示出。

首先，在附图5A中通过使用一种源跟随电路来解释一种稳定运行状态。

在附图5A中，11为一种n沟道放大器晶体管，而12为一种n沟道偏压晶体管。需要注意的是，尽管放大器晶体管11和偏压晶体管12在附图5A中属于n沟道晶体管，但配置可能使用p沟道晶体管。因而，该放大器晶体管11和偏压晶体管12假定特性及尺寸相同，以便于简化。还假定其电流特性是理想的。同样假定，即使放大器晶体管11或偏压晶体管12的源极-漏极电压变化了，其饱和区的电流值仍不变。

同时，放大器晶体管11具有联接到电源线13的漏极区和联接到偏压晶体管12的漏极区的源极区。偏压晶体管12具有联接到电源线14的源极区。

偏压晶体管12的栅极被供给了偏压电位V_b。电源电位(高电位电源)V_dd施加到电源线13上，而地电位(低电位电源)V_ss(＝0V)施加到电源线14上。

在附图5A的源跟随电路中，放大器晶体管11的栅极作为一个输入端子，如此使得输入电位V_in可以输入到放大器晶体管11的栅极。同样，放大器晶体管11的源极区作为输出端子，如此使得放大器晶体管11的源极区的电位提供一个输出电位V_out。偏压晶体管12的栅极被提供一个偏压电压V_b。当偏压晶体管12运行于饱和区时，假定流过以Ib表示的电流。这时，由于放大器晶体管11和偏压晶体管12串联，同样的电流流过这两个晶体管。同样，当电流Ib流过偏压晶体管12时，电流Ib也流过放大器晶体管11。

由此决定了源跟随电路的输出电位V_out。输出电位V_out在数值上比输入电位V_in低出放大器晶体管11的栅极-源极电压V_gs1。这时，输入电位V_in、输出电位V_out和栅极-源极电压V_gs1具有满足以下等式(1)的关系。

V_out＝V_in-V_gs1...(1)

如果放大器晶体管11运行于饱和区，以便流过放大器晶体管11的电流Ib足够使放大器晶体管11的栅极-源极电压V_gs1等于偏压电位V_b(偏压晶体管12的栅极-源极电压)。如果这样，就得出了下面的等式(2)。然而，等式(2)只有当放大器晶体管11和偏压晶体管12运行于饱和区时才能得出。

V_out＝V_in-V_b...(2)

下面用附图5B和5C来解释源极跟随电路的工作点，其中该附图示出了放大器晶体管11和偏压晶体管12的电压与电流之间的关系。更确切地说，附图5B的这种解释是假定放大器晶体管11的栅极-源极电压V_gs1在数值上等于偏压晶体管12的栅极-源极电压V_gs2。接着附图5C的解释是假定放大器晶体管11的栅极-源极晶体管电压V_gs1在数值上不等于偏压晶体管12的栅极-源极电压V_gs2，其中比如偏压晶体管12运行于线性区。