[发明专利]具有低阈值电压和高击穿电压的二极管

说明书

描述了实现具有低阈值电压和高击穿电压的二极管(200，300，400)的技术。一些实施例还实现了具有可编程阈值电压的二极管器件(200，400)。例如，实施例可以将本征器件(230)与一个或多个低阈值、二极管连接的器件(220)耦合。该耦合使得低阈值器件(220)提供低阈值电压，同时被本征器件(230)保护免于击穿，有效地表现为高击穿电压。一些实现包括可选分支，通过该可选分支，本征器件(230)与多个低阈值、二极管连接的器件(220)中的任何一个可编程地耦合。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年2月21日提交的序列号为16/282,264、题为“具有低阈值电压和高击穿电压的二极管”的美国专利申请的优先权，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明通常涉及二极管电路。更具体地，本发明的实施例涉及具有低阈值电压和高击穿电压的二极管，包括具有可编程阈值电压的二极管。

背景技术

许多电子电路使用二极管器件。通常，半导体二极管是一种电子部件，其两个端子由所谓的“PN结”隔开。二极管通常用于允许电流沿正向方向流动，同时限制电流沿反向方向流动，例如充当整流器。由于PN结的某些物理特性，每个二极管可以具有阈值电压和击穿电压。阈值电压可以定义正向电压的振幅，超过该振幅时，二极管在正向方向上导通。击穿电压可以定义反向电压的幅度，低于该幅度时，二极管会限制反向方向的电流流动，高于该幅度时，二极管击穿并在反向方向上导通。

通常，具有较低阈值电压的器件当被实现为二极管时也往往具有较低的击穿电压，而具有较高阈值电压的器件当被实现为二极管时往往具有较高的击穿电压。在许多电子应用中，期望具有低阈值电压，但也具有高击穿电压。例如，常规的硅二极管通常具有0.7伏的阈值电压。然而，在一些充电泵应用中，期望充电泵在低于0.7伏的电压电平下接通(以开始在正向方向上导通)。然而，用具有较低阈值电压的二极管替换这种电路中的常规硅二极管可能导致此时的电路操作受到替换二极管的较低击穿电压的限制。

发明内容

实施例包括用于具有低阈值电压和高击穿电压的二极管的电路、器件、应用和方法。一些实施例还包括具有可编程阈值电压的二极管器件。例如，实施例可以将本征器件与一个或多个低阈值、二极管连接的器件耦合。该耦合使得低阈值器件提供低阈值电压，同时被本征器件保护免于击穿，有效地表现为高击穿电压。一些实现包括可选分支，通过该可选分支，本征器件与多个低阈值、二极管连接的器件中的任何一个可编程地耦合。

根据一组实施例，提供了阈值可编程二极管器件。该器件包括：阴极端子；阳极端子；保护器件；以及低阈值电压二极管组。该保护器件具有与该阳极端子耦合的保护控制输入，使得在该阳极端子上施加超过保护阈值电压电平的电压电平允许电流流过该保护器件，该保护阈值电压电平非正(例如是零或负数)。该低阈值电压二极管组包括多个并联路径，每个并联路径具有：多个开关中的一个开关；以及多个低阈值电压器件中的一个低阈值电压器件，每个低阈值电压器件具有各自的与该多个低阈值电压器件中的至少一些其他低阈值电压器件的阈值电压不同的阈值电压，该低阈值电压器件耦合在该阳极端子和该开关之间，并且具有与该阳极端子耦合的二极管控制输入，使得在该阳极端子上施加超过该各自的阈值电压的电压电平允许电流流过该低阈值电压器件。闭合任何开关将这些低阈值电压器件中的对应低阈值电压器件耦合到该保护器件。

根据另一组实施例，提供了低阈值电压、高击穿电压(low-threshold-voltage,high-breakdown-voltage,LTHB)二极管器件。该器件包括：阴极端子；阳极端子；具有与该阳极端子耦合的保护控制输入的保护器件，该保护器件具有非正阈值电压；以及具有正阈值电压的低阈值电压二极管，该低阈值电压二极管耦合在阳极端子和保护器件之间，使得在该阳极端子上施加超过该正阈值电压的电压电平允许电流从阳极端子通过该低阈值电压二极管和该保护器件流向该阴极端子，并且在该阳极端子上施加低于该正阈值电压的电压电平阻止电流从该阳极端子流向该阴极端子。