[发明专利]包括晶体管和二极管的电路及装置

说明书

一种电路，包括：晶体管，晶体管的基极能够可切换地连接到信号源；第一二极管，连接在晶体管的基极与参考电压之间；其中所述电路布置成使得当信号源不连接到晶体管的基极时，施加在晶体管的发射极处的电压引起电流流过晶体管的基极且流过第一二极管，使得晶体管处于接通状态；信号源的阻抗低于晶体管的穿过发射极和基极的阻抗；第一二极管选择为提供限流功能，使得当信号源连接到晶体管的基极时，流过基极的电流减小，使得晶体管切换到断开状态；且其中所述电路包括第二二极管，第二二极管由提供晶体管的基极的半导体区和与提供晶体管的基极的半导体区直接接触的另一半导体区构成；且其中信号源能够通过第二二极管连接到晶体管的基极。

背景技术

对于形成数字逻辑电路，需要使用‘常通型’晶体管，即其中晶体管在无信号施加到基极的情况下在接通状态下工作，因为它们允许构建逻辑门而无需互补晶体管，从而将晶体管计数减半。

已知，PNP双极结晶体管(BJT)可通过电路配置用作常通型晶体管，其中BJT的基极通过电阻器连接到地。当在BJT的发射极端子与基极端子之间施加电压时，发射极正电压更高，电流可从基极端子流出且流过电阻器。这允许晶体管的发射极端子和集电极端子之间的电流流动，换句话说，晶体管接通。为了断开晶体管，晶体管的基极连接到电流源，所述电流源能够提供足够的电流通过电阻器，使得流出基极的电流充分下降(或停止)，从而使得发射极与集电极之间的电流流动停止。

电阻器的温度系数通常较大。这使得上述电路难以在较宽的温度范围内保持操作稳定性。此外，电阻器的电阻值(欧姆)必须大到足以限流，以使晶体管能够在可从电流源获得最大电流的情况下断开。具有符合此要求的值的电阻器物理上相对较大。出于这些原因，在许多集成电路(IC)中使用此电路设计是不可行的。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种电路，其包括：晶体管，所述晶体管的基极可以可切换地连接到信号源；第一二极管，其连接在晶体管的基极与参考电压之间；电路被布置成使得当信号源不连接到晶体管的基极时，施加在晶体管的发射极处的电压引起电流流过晶体管的基极且流过第一二极管，以使得晶体管处于接通状态；信号源的阻抗低于晶体管的穿过发射极和基极的阻抗；第一二极管被选择为提供限流功能，使得当信号源连接到晶体管的基极时，流过基极的电流减小，以使得晶体管切换到断开状态；电路包括第二二极管，第二二极管具有二极管结，所述二极管结由晶体管的基极的半导体区和与提供晶体管的基极的半导体区直接接触的另一半导体区之间的触点提供；并且其中信号源可通过第二二极管连接到晶体管的基极。

第一二极管提供现有技术电路的大电阻器的限流功能；然而，不同于电阻器，第一二极管为相对较小的电子组件，且因此使得所述电路更适用于实施数字逻辑电路。

第一二极管的限流功能提供了一种方便的方式来在接通时限制流过晶体管的基极-发射极端子的电流，以允许在晶体管的发射极基极之间存在相对较小的电位降。这使得当晶体管在接通与断开之间切换时，基极晶体管的电压(相对于参考电压)发生较小变化，这降低了在形成于半导体装置内的相邻晶体管的基极之间形成寄生效应的可能性。

第一二极管可以一种或多种方式提供限流功能。例如，所述第一二极管可被选择为具有提供所需电阻的物理大小；二极管越小，其电流携带容量就越有限。替代地或另外，第一二极管在电路中可被布置成在电压被施加在晶体管的发射极端子与二极管的第二端子之间时被反向偏置。尤其在使用较大二极管的情况下，后一种方法是优选的。

可操作电路以使得第一二极管在第一二极管两端的电压低于其击穿电压的情况下被反向偏置。当反向偏置时，归因于量子隧穿的泄漏电流可能产生流过二极管的电流。

第一二极管可以是齐纳二极管。与许多其它类型的二极管相比，齐纳二极管在被偏置到其齐纳电压(击穿电压)以下时与其它二极管相比可靠地操作。然而，可使用替代二极管，例如，可在正向偏置下操作的隧道二极管。

有利地，第一二极管的温度系数的模数小于或等于2mV/℃。更有利地，第一二极管的温度系数约为0mV/℃，因为这在温度变化的情况下提供最大程度的操作稳定性。