[发明专利]可缩放电流感测晶体管

说明书

本发明涉及可缩放电流感测晶体管。一种半导体器件包括主晶体管和感测晶体管。主晶体管被设置在半导体主体中并且包括多个区段，该多个区段经由设置在半导体主体之上的分离栅极电极单独可控制。感测晶体管被设置在与主晶体管相同的半导体主体中，并且具有与主晶体管相同数目的单独可控制区段。感测晶体管的每个单独可控制区段被配置成镜像流过主晶体管的单独可控制区段中的一个的电流，并且被连接到与主晶体管的该单独可控制区段相同的栅极电极。还提供了包括半导体器件的电子电路和输出表示由感测晶体管镜像的电流的电流感测信号的电流感测电路。

技术领域

本申请涉及主晶体管电流感测，特别是用于镜像流过主晶体管的电流的可缩放电流感测晶体管。

背景技术

某些常规主晶体管可以通过选择性地控制晶体管的不同有源区来按需求对输出功率进行缩放。例如，可以将主晶体管细分成有源区的两个或更多区段。包括在特定区段中的主晶体管单元的栅极被连接到相同栅极电极。同样地，为主晶体管提供了多于一个栅极电极并且那些栅极电极中的每一个对应于主晶体管的不同有源区。可以经由用于该区段的对应栅极电极来单独地控制主晶体管的每个区段。此类布置有效地允许有按需求的可编程芯片尺寸。随着负载需求改变，芯片的有效尺寸也通过单独地控制主晶体管的不同有源区而如此改变。

上文解释的按需求可编程芯片尺寸方法存在的一个问题是流过主晶体管的电流的准确感测变得更加复杂。感测晶体管通常被与主晶体管并联地耦合并且被单个栅极信号控制以便镜像流过主晶体管的电流。诸如运算放大器之类的电流感测电路均衡感测和主晶体管的公共感测节点（例如nMOS晶体管的情况下的源极和pMOS晶体管的情况下的漏极）处的电压，并且输出对应于由感测晶体管镜像的电流的电流估计。然而，主晶体管的导通电阻（Ron）根据主晶体管的哪些有源区导通和哪些有源区关断而明显变化。结果，主晶体管的Ron随着负载需求改变而变化。

为了实现主晶体管中的常规感测晶体管，具有上文解释的按需求可编程芯片尺寸方法的芯片要求根据主晶体管的哪些有源区导通和哪些有源区关断的电流感测电路的电流感测输出的缩放。换言之，感测晶体管的导通电阻与主晶体管的导通电阻的比取决于主晶体管的哪些栅极是有源的和哪些栅极不是有源的。常规解决方案是基于主晶体管的操作模式来调整电流感测电路的增益。然而，这种方法要求电流感测输出的运行时缩放，这增加系统的复杂性和成本。

发明内容

根据半导体器件的实施例，该半导体器件包括主晶体管和感测晶体管。主晶体管被设置在半导体主体中并且包括多个区段，该多个区段经由设置在半导体主体之上的分离栅极电极而单独可控制。感测晶体管被设置在与主晶体管相同的半导体主体中，并且包括与主晶体管相同数目的单独可控制区段。感测晶体管的每个单独可控制区段被配置成镜像流过主晶体管的单独可控制区段中的一个的电流，并且被连接到与主晶体管的单独可控制区段相同的栅极电极。

根据半导体器件的实施例，该半导体器件包括主晶体管和感测晶体管。主晶体管被设置在半导体主体中并且包括多个区段，该多个区段经由设置在半导体主体之上的分离栅极电极而单独可控制。感测晶体管被设置在与主晶体管相同的半导体主体中，并且包括与主晶体管相同数目的单独可控制区段。感测晶体管被配置成以相同的比例镜像流过主晶体管的总电流，不管经由相应栅极电极而被激活的主晶体管的单独可控制区段的数目。

根据电子电路的实施例，该电子电路包括主晶体管、感测晶体管和电流感测电路。主晶体管被设置在半导体主体中并且包括多个区段，该多个区段经由设置在半导体主体之上的分离栅极电极而单独可控制。感测晶体管被设置在与主晶体管相同的半导体主体中，并且包括与主晶体管相同数目的单独可控制区段。感测晶体管被配置成以相同的比例镜像流过主晶体管的总电流，不管经由相应栅极电极而被激活的主晶体管的单独可控制区段的数目。电流感测电路被配置成感测流过主晶体管的总电流以及在主晶体管和感测晶体管的公共节点处被感测晶体管镜像的电流。电流感测电路还被配置成均衡主晶体管和感测晶体管的公共节点处的电压，并且输出表示由感测晶体管镜像的电流的电流感测信号。