專(zhuān)利名稱(chēng)：?jiǎn)涡酒邏汉懔麟娐返闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及集成電路領(lǐng)域，尤其涉及一種基于在同一芯片上制作雙極、CMOS和DMOS器件的單芯片集成超高壓恒流電路。
技術(shù)背景在模擬電路中，需要為各種放大器提供穩(wěn)定的基準(zhǔn)電流，作為保證電路穩(wěn)定工作的基礎(chǔ)，這種基準(zhǔn)電流是直流量，它與電源和工藝參數(shù)的關(guān)系很小，具有恒流特性。這種具有恒流特性的恒流電路，在模擬電路中常常作為偏置電路以及作為放大器的有源負(fù)載。圖I是現(xiàn)有的一種基本的恒流電路的電路結(jié)構(gòu)圖。其特征在于使用集成運(yùn)放，具有高精度，集成運(yùn)放的輸出端連接雙極三極管之后做單向直流恒流源，工作時(shí)，輸入電壓Vref與恒流端電壓VA相等，輸出電流與VA成比例輸出電流=Vref/浮地電阻。圖I所示恒流電路的缺點(diǎn)在于電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜；恒流端VA的耐壓值受制于雙極工藝的極限值，耐壓小于100伏。由于工藝離散性和電路結(jié)構(gòu)的因素，需要IS端外接電阻調(diào)整恒流值大小，不利于大批量應(yīng)用于生產(chǎn)自動(dòng)化。近年來(lái)，在高度數(shù)字化趨勢(shì)下，數(shù)字IC技術(shù)在工藝按比例縮小后對(duì)于電壓的變化、電流容量和保護(hù)日益重要，不同的IC需要不同的供應(yīng)電壓，恒流電路的地位越來(lái)越重要。在產(chǎn)量提高的同時(shí)，便攜式產(chǎn)品的性能也不斷得到改進(jìn)，功能不斷增加。便攜式電子產(chǎn)品的升級(jí)，必然使其對(duì)恒流電路提出更高的要求。

實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有恒流電路的上述缺陷，申請(qǐng)人經(jīng)過(guò)研究改進(jìn)，設(shè)計(jì)提供了一種單芯片超高壓恒流電路，其電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，采用單芯片的雙極、CMOS和高壓DMOS混合集成電路技術(shù)，在實(shí)現(xiàn)恒流的同時(shí)達(dá)到了超高的耐壓值。本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下本實(shí)用新型提供一種單芯片超高壓恒流電路，所述電路包括一只高壓N型DMOS管、一只BJT三極管、兩端分別與所述高壓N型DMOS管的柵極和漏極相連接的第一電阻、兩端分別與所述高壓N型DMOS管的源極和BJT三極管的基極相連接的第二電阻、兩端分別與所述高壓N型DMOS管的源極和BJT三極管的發(fā)射極相連接的第三電阻，以及陰極與所述BJT三極管的集電極相連接、陽(yáng)極與所述BJT三極管的發(fā)射極相連接的穩(wěn)壓二極管，所述高壓N型DMOS管的柵極與BJT三極管的集電極相連接。其進(jìn)一步的技術(shù)方案為所述第一電阻為高壓電阻。所述第三電阻為阻值可調(diào)的可修正電阻。 所述高壓N型DMOS管采用DMOS工藝制作。所述穩(wěn)壓二極管采用CMOS工藝制作。所述BJT三極管采用雙極工藝制作。[0014]以及，其進(jìn)一步的技術(shù)方案為所述電路封裝為二端器件，兩個(gè)端子分別為高壓N型DMOS管的漏極以及BJT三極管的發(fā)射極?；蛘咚鲭娐贩庋b為三端器件，三個(gè)端子分別為高壓N型DMOS管的漏極、高壓N型DMOS管的源極以及BJT三極管的發(fā)射極。本實(shí)用新型的 有益技術(shù)效果是(一)、本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，省略了電壓比較器和內(nèi)部基準(zhǔn)源。僅使用了數(shù)個(gè)元器件即實(shí)現(xiàn)了恒流方案，提高了集成電路的可靠性。(二)、本實(shí)用新型采用單芯片的雙極、CMOS和高壓DMOS混合集成電路技術(shù)。結(jié)構(gòu)中設(shè)計(jì)的高壓DMOS管NI實(shí)現(xiàn)了恒流端VA耐壓高于350伏特，最高可達(dá)700伏特，完全滿(mǎn)足各種市電應(yīng)用方案。(三)、本實(shí)用新型設(shè)置了可修正電阻R3，通過(guò)計(jì)算機(jī)測(cè)試時(shí)生成阻值修正方案，能方便實(shí)現(xiàn)恒流值的定制，糾正了工藝離散性帶來(lái)的器件恒流值大幅偏移，滿(mǎn)足工業(yè)大批量生產(chǎn)的一致性要求。(四)、本實(shí)用新型可封裝成三端器件，通過(guò)外接電阻并聯(lián)于電阻R3，方便實(shí)現(xiàn)恒定電流值擴(kuò)展編程和溫度補(bǔ)償?shù)?，滿(mǎn)足用戶(hù)特殊的需要。(五)、本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)具有負(fù)溫度特性，能滿(mǎn)足高溫應(yīng)用時(shí)的自動(dòng)保護(hù)。

圖I是現(xiàn)有的恒流電路的電路結(jié)構(gòu)圖。圖2是本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
做進(jìn)一步說(shuō)明。如圖2所示，本實(shí)用新型的電路包括一只高壓N型DMOS管NI、一只BJT三極管Ql、兩端分別與高壓N型DMOS管NI的柵極和漏極相連接的高壓電阻R1、兩端分別與高壓N型DMOS管NI的源極和BJT三極管Ql的基極相連接的電阻R2、兩端分別與高壓N型DMOS管NI的源極和BJT三極管Ql的發(fā)射極相連接的可修正電阻R3，以及陰極與BJT三極管Ql的集電極相連接、陽(yáng)極與BJT三極管Ql的發(fā)射極相連接的穩(wěn)壓二極管D1，高壓N型DMOS管NI的柵極與BJT三極管Ql的集電極相連接。參見(jiàn)圖2，本實(shí)用新型的電路原理如下電阻Rl是耐高壓電阻。高壓N型DMOS管NI的耐壓值達(dá)到700伏。VA通過(guò)高壓電阻Rl為高壓N型DMOS管NI提供了偏置。穩(wěn)壓二極管Dl在高壓N型DMOS管NI的柵極電壓高于穩(wěn)壓二極管Dl的擊穿電壓時(shí)開(kāi)始工作，很好地提供了電路加電初始狀態(tài)時(shí)對(duì)高壓N型DMOS管NI柵極的瞬態(tài)保護(hù)。高壓N型DMOS管NI在電阻Rl的偏置作用下開(kāi)始進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，漏極電流流過(guò)電阻R3，產(chǎn)生的電壓通過(guò)偏置電阻R2加在BJT (雙極型)三極管Ql的基極。隨著高壓N型DMOS管NI漏極電流加大，電阻R3上的電壓達(dá)到BJT三極管Ql基極的開(kāi)啟電壓時(shí)，BJT三極管Ql開(kāi)始導(dǎo)通，BJT三極管Ql的集電極電流上升，通過(guò)電阻Rl的電流加大，加在高壓N型DMOS管NI的電壓VGS開(kāi)始下降，阻止高壓N型DMOS管NI的源漏電流繼續(xù)上升，最終穩(wěn)定在由電阻R3和BJT三極管Ql的基極導(dǎo)通電壓共同決定的某個(gè)電流值，實(shí)現(xiàn)了在VAB電壓從開(kāi)啟值(由高壓N型DMOS管NI和BJT三極管Ql的開(kāi)啟電壓之和決定)到350伏以上(最高可達(dá)700伏)的范圍內(nèi)的恒流輸出。本實(shí)用新型中，高壓N型DMOS管采用DMOS工藝制作，穩(wěn)壓二極管采用CMOS工藝制作，而B(niǎo)JT三極管采用雙極工藝制作。因此，本實(shí)用新型把雙極器件、CMOS器件和DMOS器件同時(shí)制作在同一芯片上，綜合雙極器件高跨導(dǎo)、DMOS功率器件高耐壓和CMOS電路低功耗的優(yōu)點(diǎn)，使其互相取長(zhǎng)補(bǔ)短，發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)。以下簡(jiǎn)單介紹高壓N型DMOS管NI和高壓電阻Rl的制造工藝高壓N型DMOS管NI的制造工藝為(I)采用高阻P型襯底，或在低阻P型襯底上進(jìn)行高阻外延，以形成NI所需要的P阱區(qū)域。(2)采用N型注入和擴(kuò)散形成高壓NI的漏極區(qū)域。(3)高壓NI管柵氧光刻及淀積。(4)柵多晶淀積和光刻。(5)源/漏區(qū)域N+注入。
(6)光刻接觸孔及刻蝕。(7)金屬I(mǎi)淀積及光刻。(8)通孔光刻及刻蝕。(9)金屬2淀積及光刻。(10)表面鈍化層淀積及刻蝕。(11)背面減薄及金屬化。高壓電阻Rl的制造工藝為(I)在硅襯底上淀積絕緣介質(zhì)。(2)在絕緣襯底上淀積多晶并摻雜。(3)光刻電阻圖形并刻蝕。(4)電極區(qū)域進(jìn)行重?fù)诫s以利于和金屬的歐姆接觸。(5)接觸孔光刻及刻蝕。(6)金屬淀積及刻蝕。(7)表面鈍化層淀積及刻蝕。此外，本實(shí)用新型的電路可以封裝成二端器件，該二端器件的其中一端為高壓N型DMOS管的漏極，另一端為BJT三極管的發(fā)射極?；蛘撸緦?shí)用新型也可封裝成三端器件，第一端為高壓N型DMOS管的漏極，第二端為高壓N型DMOS管的源極，第三端為BJT三極管的發(fā)射極。這樣，就可以在上述第二端和第三端之間連接外接電阻，通過(guò)外接電阻并聯(lián)于電阻R3，實(shí)現(xiàn)恒定電流值擴(kuò)展編程和溫度補(bǔ)償?shù)忍厥鈶?yīng)用。以上所述的僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，本實(shí)用新型不限于以上實(shí)施例?？梢岳斫?，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型的基本構(gòu)思的前提下直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的其他改進(jìn)和變化，均應(yīng)認(rèn)為包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種單芯片超高壓恒流電路，其特征在于所述電路包括一只高壓N型DMOS管(NI)、一只BJT三極管(Ql)、兩端分別與所述高壓N型DMOS管(NI)的柵極和漏極相連接的第一電阻(Rl)、兩端分別與所述高壓N型DMOS管(NI)的源極和BJT三極管(Ql)的基極相連接的第二電阻(R2)、兩端分別與所述高壓N型DMOS管(NI)的源極和BJT三極管(Ql)的發(fā)射極相連接的第三電阻(R3)，以及陰極與所述BJT三極管(Ql)的集電極相連接、陽(yáng)極與所述BJT三極管(Ql)的發(fā)射極相連接的穩(wěn)壓二極管(Dl)，所述高壓N型DMOS管(NI)的柵極與BJT三極管(Ql)的集電極相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述單芯片超高壓恒流電路，其特征在于所述第一電阻(Rl)為高壓電阻。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述單芯片超高壓恒流電路，其特征在于所述第三電阻(R3)為阻值可調(diào)的可修正電阻。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述單芯片超高壓恒流電路，其特征在于所述高壓N型DMOS管(N I)采用DMOS工藝制作。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述單芯片超高壓恒流電路，其特征在于所述穩(wěn)壓二極管(Dl)采用CMOS工藝制作。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述單芯片超高壓恒流電路，其特征在于所述BJT三極管(Ql)采用雙極工藝制作。
7.根據(jù)權(quán)利要求1飛中任意一項(xiàng)所述單芯片超高壓恒流電路，其特征在于所述電路封裝為二端器件，兩個(gè)端子分別為高壓N型DMOS管(NI)的漏極以及BJT三極管(Ql)的發(fā)射極。
8.根據(jù)權(quán)利要求1飛中任意一項(xiàng)所述單芯片超高壓恒流電路，其特征在于所述電路封裝為三端器件，三個(gè)端子分別為高壓N型DMOS管(NI)的漏極、高壓N型DMOS管(NI)的源極以及BJT三極管(Ql)的發(fā)射極。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供一種單芯片超高壓恒流電路，包括高壓N型DMOS管、BJT三極管、兩端分別與高壓N型DMOS管的柵極和漏極相連接的第一電阻、兩端分別與高壓N型DMOS管的源極和BJT三極管的基極相連接的第二電阻、兩端分別與高壓N型DMOS管的源極和BJT三極管的發(fā)射極相連接的第三電阻，以及陰極與BJT三極管的集電極相連接、陽(yáng)極與BJT三極管的發(fā)射極相連接的穩(wěn)壓二極管，高壓N型DMOS管的柵極與BJT三極管的集電極相連接。本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，采用單芯片的雙極、CMOS和高壓DMOS混合集成電路技術(shù)，恒流端耐壓最高可達(dá)700伏特，完全滿(mǎn)足各種市電應(yīng)用方案。
文檔編號(hào)G05F1/569GK202383549SQ20112055083
公開(kāi)日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2011年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月26日
發(fā)明者朱月林 申請(qǐng)人:朱月林