[发明专利]用于电压保护的结型场效晶体管

说明书

背景

领域

本发明的实施方案涉及电子装置，并且更具体地说，在一个或多个实施方案中，涉及用于电子装置的电压保护的结型场效晶体管。

相关技术描述

某些电子电路可暴露于过压或欠压状况。过压或欠压状况可包括例如由物体或人突然向电子系统释放电荷所产生的静电放电(ESD)事件。这些过压或欠压状况可能损坏电子电路或不利地影响电路的操作。已开发了各种保护电路来对电子电路提供保护以防过压或欠压状况。

参看图1，以下将描述一种包括内部电路和用于保护所述内部电路的电压保护电路的常规系统。所示出的系统100包括如放大器电路110的内部电路、电压保护电路120、第一节点N1和第二节点N2。放大器电路110包括输入端，所述输入端被配置成经由第一节点N1、电压保护电路120和第二节点N2来接收输入电压信号V_IN。

电压保护电路120用来在正常操作期间传导输入电压信号V_IN，在所述正常操作期间，输入电压信号V_IN处于所选择的范围内，例如，在干线电压之间。如果发生过压或欠压状况(其中输入电压信号V_IN在所选择的范围以外)，电压保护电路120就减少输入电压信号V_IN或阻断将所述信号传递至放大器电路110，从而保护放大器电路110。

参看图2A，以下将描述常规电压保护电路的一个实施例。所示出的保护电路200可为图1的电压保护电路120的至少部分。保护电路200可包括第一结型场效晶体管(JFET)210、第二结型场效晶体管(JFET)220、第一二极管D1、第二二极管D2和第一节点N1至第三节点N3。

第一JFET210包括电耦接至第一节点N1的源极S1、电耦接至第二节点N2的漏极D1，和电耦接至第三节点N3的栅极G1。第一JFET210在正常操作期间充当使输入电压信号V_IN从中传导通过，同时在过压或欠压状况发生时限制输入电压信号V_IN的主要装置。

第二JFET220包括电耦接至第三节点N3的的源极S2、电耦接至第二节点N2的漏极D2，和电耦接至第三节点N3的栅极G2。第二JFET220用来使来自第一JFET210的栅极G1的栅电流再循环。需要减小第二JFET220的尺寸。

第一二极管D1包括耦接至第二节点N2的阳极，和耦接至第一电压干线V_CC的阴极。第二二极管D2包括耦接至第二电压干线V_EE的阳极，和耦接至第二节点N2的阴极。第一二极管D1和第二二极管D2一起充当钳位电路。

通常观察到例如像图2B所展示的装置特性，在这个图中针对各种栅极电压V_g，绘制出JFET的漏极-源极电流I_DS随漏极-源极电压V_DS变化的图。如可见，对于较小V_DS，漏极-源极电流I_DS在总体上以10标出的所谓“三极管”区域中快速上升，在所述区域中JFET充当电阻器。然而，随着V_DS增加，JFET在夹断电压Vp处进入总体上以20标示的“夹断”区域，在所述区域中I_DS对比V_DS的曲线族在名义上为水平的，以使得电流主要由栅电压控制(此操作区也称为“线性”区域或模式)。随着漏极-源极电压V_DS更进一步增加，则击穿过程导致漏极-源极电流I_DS响应于增加的漏极-源极电压V_DS而再次更快速地升高。

再次参看图2A，在正常操作期间，第一JFET210在三极管区域中操作，从而充当耦接在第一节点N1与第二节点N2之间的具有漏极-源极导通电阻R_DSON的电阻器。当漏极-源极导通电阻R_DSON增加时，来自第一JFET210的噪声也增加。因此，需要例如通过增加第一JFET210的尺寸来减小漏极-源极导通电阻R_DSON。