[发明专利]使用光伏源极的晶体管的反向本体偏置

说明书

本公开的实施例涉及一种使用光伏源极的晶体管的反向本体偏置。金属氧化物半导体(MOS)晶体管具有源极端子、漏极端子、栅极端子和本体端子。源极端子被连接以接收电源电压，并且本体端子被连接以接收反向本体偏置电压。光伏电路具有被连接到MOS晶体管的源极端子的第一端子以及被连接到MOS晶体管的本体端子的第二端子。光伏电路将从环境接收的光子转换以生成反向本体偏置电压。

技术领域

本发明涉及在数字电路中的晶体管的本体偏置，并且具体涉及数字电路晶体管的反向本体偏置的实现方式，其中反向本体偏置电压是使用能量收集源(诸如光伏电路)生成的。

背景技术

在本领域中众所周知的是，将本体偏置应用于金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的阱(本体)区域，以便影响晶体管沟道的特性。例如，被应用于阱的正向本体偏置(FBB)通过降低晶体管的阈值电压(Vt)来很好地影响设备的操作。由于以增加漏电流为代价地增加沟道电流，这导致更快的操作设备。相反，被应用于阱的反向本体偏置(RBB)通过增加晶体管的阈值电压(Vt)来很好地影响设备的操作。以降低速度为代价，这导致设备存在较低的漏电流。因此很清楚的是，电路设计者可以使用本体偏置选择来调制晶体管的阈值电压，从而在电路操作的功率与速度之间权衡。

存在对在超低电压电平处操作的电路逐渐增加的兴趣。例如，用于数字电路的等于或小于0.5V的电压电平现在在许多应用中变得常见，诸如面向物联网(IoT)的设备。对于数字电路，以暂停操作模式(诸如睡眠或深度睡眠)操作是很常见的，并且当处于这种模式时，降低在数字电路中的晶体管的漏电流是很重要的。

为了解决这个问题，电路设计者可以选择使用应用于晶体管阱(本体)的反向本体偏置(RBB)。在这些方案中，p沟道晶体管(pMOS)的本体被连接到产生电压(例如，Vdds)大于(即，更正)在晶体管电源处的电源电压(例如Vdd)的电压源，并且n沟道晶体管(nMOS)的本体被连接到产生电压(例如，Gnds)小于(即，更负)在晶体管电源处的电源电压(例如Gnd)的电压源。

如在图1中所示出的，使用具有串联耦合的pMOS晶体管12和nMOS晶体管14作为数字电路装置的CMOS数字逻辑反相器门10的示例，n阱偏置生成器电路16被用于生成反向本体偏置电压Vdds以应用于pMOS晶体管12的阱，该pMOS晶体管12的源极被连接给电源电压Vdd(其中VddsVdd)，并且p阱偏置生成器电路18被用于生成反向本体偏置电压Gnds以应用于nMOS晶体管14的阱，该nMOS晶体管14的源极被连接给接地电压Gnd(其中GndsGnd)。n阱偏置生成器电路16通常是正电荷泵电路，并且p阱偏置生成器电路18通常是负电荷泵电路。该实现方式具有的问题是偏置生成器电路16和18的电荷泵电路会消耗来自电源电压Vdd的一定数量的功率开销。

本领域需要解决现有技术的反向本体偏置方案的缺点。

发明内容

在实施例中，电路包括：金属氧化物半导体(MOS)晶体管，具有源极端子、漏极端子、栅极端子和本体端子；其中源极端子被连接以接收电源电压；以及光伏电路，具有被连接到MOS晶体管的源极端子的第一端子以及被连接到MOS晶体管的本体端子的第二端子，其中光伏电路转换接收到的光子以生成应用于MOS晶体管的本体端子的反向本体偏置电压。

在实施例中，电路包括：金属氧化物半导体(MOS)晶体管，具有源极端子、漏极端子、栅极端子和本体端子；其中源极端子被连接以接收电源电压；以及能量收集电路，具有被连接到MOS晶体管的源极端子的第一端子以及被连接到MOS晶体管的本体端子的第二端子，其中能量收集电路收集能量以生成应用于MOS晶体管的本体端子的反向本体偏置电压。

附图说明

为了更好地理解实施例，现在将仅通过示例的方式参考附图，其中：

图1是使用电荷泵电路的具有晶体管阱的反向本体偏置的数字电路的框图；

图2是使用光伏电路的具有晶体管阱的反向本体偏置的数字电路的框图；