專利名稱：高電壓發(fā)生器和產(chǎn)生高電壓的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的示例性實(shí)施例涉及一種高電壓發(fā)生器，且更具體而言涉及一種使用負(fù)偏壓的高電壓發(fā)生器。
背景技術(shù)：
諸如非易失性存儲(chǔ)器的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器要求5至20V的高電壓。為此，正在開發(fā)包括各種形式的電荷泵的高電壓發(fā)生器?？傮w而言，在高電壓發(fā)生器中使用的電荷泵由于晶體管的閾值電壓的緣故而具有有限的電壓電平。具體而言，當(dāng)晶體管的源電壓增大時(shí)，其閾值電壓由于體效應(yīng)而進(jìn)一步上升。因此，電源電壓必須要高。為了克服體效應(yīng)，已經(jīng)開發(fā)了改進(jìn)的電荷泵，諸如無(wú)體 (body-free)電荷泵和交叉耦合(cross-coupled)電荷泵，但是它們需要很多級(jí)來(lái)產(chǎn)生高電壓。另外，由于在這些電荷泵中使用了額外的電路，諸如增加的電容器，因此之前開發(fā)的電荷泵存在面積增大和功耗增加的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，可以將電荷泵的級(jí)數(shù)最小化，同時(shí)利用負(fù)偏壓來(lái)獲得高電壓。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種示例性的高電壓發(fā)生器包括負(fù)偏壓發(fā)生器，所述負(fù)偏壓發(fā)生器被配置為產(chǎn)生負(fù)偏壓；時(shí)鐘發(fā)生器，所述時(shí)鐘發(fā)生器被配置為產(chǎn)生在正偏壓與負(fù)偏壓之間觸發(fā)的時(shí)鐘信號(hào)；時(shí)鐘加倍電路，所述時(shí)鐘加倍電路被配置為升高時(shí)鐘信號(hào)的正偏壓，并將具有升高了的正偏壓的時(shí)鐘信號(hào)輸出作為第二時(shí)鐘信號(hào)；以及電荷泵，所述電荷泵被配置為利用所述具有升高了的正偏壓的第二時(shí)鐘信號(hào)來(lái)產(chǎn)生高電壓。時(shí)鐘加倍電路可以包括電容器；負(fù)偏壓傳輸電路，所述負(fù)偏壓傳輸電路被配置為當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)處在第一電平時(shí)將負(fù)偏壓傳輸至輸出端子；電容器充電電路，所述電容器充電電路被配置為當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)處在第一邏輯電平時(shí)將電容器充電到與正偏壓和負(fù)偏壓之差相對(duì)應(yīng)的電壓電平；以及正偏壓加倍電路，所述正偏壓加倍電路被配置為當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)處在第二邏輯電平時(shí)將正偏壓升高對(duì)電容器充電的正偏壓與負(fù)偏壓之差，并且將升高了的正偏壓傳輸至輸出端子。負(fù)偏壓傳輸電路可以包括耦接在輸出端子與提供負(fù)偏壓的負(fù)偏壓端子之間的第一開關(guān)器件。電容器充電電路可以包括耦接在提供正偏壓的正偏壓端子與第一節(jié)點(diǎn)之間的第二開關(guān)器件，以及耦接在第二節(jié)點(diǎn)與提供負(fù)偏壓的負(fù)偏壓端子之間的第三開關(guān)器件。
正偏壓加倍電路可以包括耦接在提供正偏壓的正偏壓端子與第二節(jié)點(diǎn)之間的第四開關(guān)器件、以及耦接在第一節(jié)點(diǎn)與輸出端子之間的第五開關(guān)器件。另外，電容器可以耦接在第一節(jié)點(diǎn)與第二節(jié)點(diǎn)之間。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，一種產(chǎn)生高電壓的示例性方法包括以下步驟產(chǎn)生負(fù)偏壓；產(chǎn)生在正偏壓與負(fù)偏壓之間觸發(fā)的時(shí)鐘信號(hào)；升高時(shí)鐘信號(hào)的正偏壓；以及利用具有升高了的正偏壓的時(shí)鐘信號(hào)來(lái)產(chǎn)生高電壓。升高正偏壓的步驟可以包括當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)處在第一邏輯電平時(shí)輸出負(fù)偏壓；當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)處在第一邏輯電平時(shí)將電容器充電到與正偏壓和負(fù)偏壓之差相對(duì)應(yīng)的電壓電平；并且當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)處在第二邏輯電平時(shí)將正偏壓升高正偏壓與負(fù)偏壓之差，并輸出升高了的正偏壓。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的高電壓發(fā)生器的框圖；圖2是示出圖1的時(shí)鐘加倍電路的電路圖；圖3是示出圖1的電荷泵的電路圖；以及圖4是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的產(chǎn)生高電壓的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的一些示例性實(shí)施例。提供附圖的目的是為了使本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解本發(fā)明的實(shí)施例的范圍。圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的高電壓發(fā)生器的框圖。參見圖1，高電壓發(fā)生器包括負(fù)偏壓發(fā)生器110、時(shí)鐘發(fā)生器120、時(shí)鐘加倍電路 130和電荷泵140。負(fù)偏壓發(fā)生器110被配置為產(chǎn)生負(fù)偏壓-Vcc。負(fù)偏壓-Vcc可以是由負(fù)偏壓發(fā)生器110的設(shè)計(jì)者在制造負(fù)偏壓發(fā)生器110時(shí)或之后所設(shè)置的預(yù)定電壓。如圖1所示，所產(chǎn)生的負(fù)偏壓-Vcc被提供給時(shí)鐘發(fā)生器120。時(shí)鐘發(fā)生器120被配置為產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)CLK，所述時(shí)鐘信號(hào)CLK具有與提供給時(shí)鐘發(fā)生器120的正偏壓相等的高電平，以及與負(fù)偏壓發(fā)生器110所提供的負(fù)偏壓-Vcc相等的低電平。例如，時(shí)鐘發(fā)生器120可以產(chǎn)生在正偏壓Vcc與負(fù)偏壓-Vcc之間振蕩的時(shí)鐘信號(hào) CLK0可以通過(guò)將負(fù)偏壓-Vcc提供到時(shí)鐘發(fā)生器中通常與接地電壓相連接的端子來(lái)獲得所述時(shí)鐘信號(hào)CLK。換言之，時(shí)鐘發(fā)生器120可以構(gòu)造成本領(lǐng)域已知的其它時(shí)鐘發(fā)生器，只在圖1的時(shí)鐘發(fā)生器120中，要向所述其它時(shí)鐘發(fā)生器中通常接地的端子提供負(fù)偏壓-Vcc。時(shí)鐘加倍電路130被配置為升高從時(shí)鐘發(fā)生器120接收來(lái)的時(shí)鐘信號(hào)CLK的高電平，以產(chǎn)生第二時(shí)鐘CLK2。例如，在時(shí)鐘信號(hào)CLK具有高電平Vcc的情況下，時(shí)鐘加倍電路 130可以產(chǎn)生具有Vcc的3倍(即3Vcc)的高電平的第二時(shí)鐘信號(hào)CLK2。換言之，時(shí)鐘加倍電路130可以產(chǎn)生在等于3Vcc的高電平與等于負(fù)偏壓-Vcc的低電平之間振蕩的第二時(shí)鐘信號(hào)CLK2。因此，在這種情況下，第二時(shí)鐘CLK2的高電平電位與第二時(shí)鐘信號(hào)CLK2的低電平電位之差是4Vcc。另外，如圖1所示，圖1的時(shí)鐘加倍電路130利用正偏壓Vcc和負(fù)偏壓-Vcc將時(shí)鐘信號(hào)CLK的高電平升高到高于正偏壓Vcc。
電荷泵140被配置為利用具有升高了的高電平的第二時(shí)鐘信號(hào)CLK2來(lái)產(chǎn)生高電壓Vpp。也就是說(shuō)，電荷泵140輸入來(lái)自于時(shí)鐘加倍電路130的第二時(shí)鐘信號(hào)CLK2，并輸出高電壓Vpp。圖2是示出圖1的時(shí)鐘加倍電路130的電路圖。參見圖2，時(shí)鐘加倍電路130包括電容器C131、負(fù)偏壓傳輸電路131、電容器充電電路132和133以及正偏壓加倍電路134和135。電容器C131用來(lái)升高時(shí)鐘信號(hào)CLK的高電平。電容器C131耦接在第一節(jié)點(diǎn)Nodel 與第二節(jié)點(diǎn)Node2之間。負(fù)偏壓傳輸電路131響應(yīng)于從時(shí)鐘發(fā)生器120接收的時(shí)鐘信號(hào)CLK而將負(fù)偏壓 (例如，負(fù)偏壓-Vcc)傳輸至輸出端子。更具體而言，負(fù)偏壓傳輸電路131可以在時(shí)鐘信號(hào) CLK處于高電平時(shí)傳輸負(fù)偏壓-Vcc。為此，負(fù)偏壓傳輸電路131包括耦接在輸出端子與負(fù)偏壓端子之間的第一開關(guān)器件?？梢允褂玫谝?NMOS晶體管附31來(lái)實(shí)現(xiàn)第一開關(guān)器件。第一 NMOS晶體管附31在時(shí)鐘信號(hào)CLK處于高電平時(shí)導(dǎo)通，由此將負(fù)偏壓端子與輸出端子耦接。電容器充電電路132和133被配置為響應(yīng)于時(shí)鐘信號(hào)CLK而將電容器C131充電到與正偏壓和負(fù)偏壓的電壓之差相等的電壓(即，電容器被充電到與正偏壓Vcc和負(fù)偏壓-Vcc之間的電壓差相對(duì)應(yīng)的2Vcc)。更具體而言，電容器充電電路132和133可以在時(shí)鐘信號(hào)CLK處于高電平時(shí)對(duì)電容器C131進(jìn)行充電。為此，電容器充電電路132和133分別包括第二開關(guān)器件132和第三開關(guān)器件 133。第二開關(guān)器件132耦接在正偏壓端子與第一節(jié)點(diǎn)Nodel之間，而第三開關(guān)器件133耦接在第二節(jié)點(diǎn)Node2與負(fù)偏壓端子之間?？梢允褂玫诙?NMOS晶體管附32來(lái)實(shí)現(xiàn)第二開關(guān)器件132。第二 NMOS晶體管附32 在時(shí)鐘信號(hào)CLK為高電平時(shí)導(dǎo)通，由此將正偏壓端子與第一節(jié)點(diǎn)Nodel耦接。因此，正偏壓 Vcc被提供給電容器C131的一個(gè)端子。類似地，可以使用第三NMOS晶體管附33來(lái)實(shí)現(xiàn)第三開關(guān)器件133。第三NMOS晶體管m33在時(shí)鐘信號(hào)CLK為高電平時(shí)導(dǎo)通，由此將負(fù)偏壓端子與第二節(jié)點(diǎn)Node2相耦接。 因此，負(fù)偏壓-Vcc被提供給電容器C131的另一個(gè)端子。因此，由于正偏壓Vcc和負(fù)偏壓-Vcc被提供給電容器C131的對(duì)置的端子，因此， 電容器C131被充電到2Vcc，即正偏壓Vcc與負(fù)偏壓-Vcc之間的電壓差。正偏壓加倍電路134和135被配置為當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)CLK為低電平時(shí)將正偏壓Vcc升高與對(duì)電容器C131充電的電壓相等的電壓。另外，正偏壓加倍電路134和135被配置為將升高了的正偏壓傳輸至輸出端子。例如，正偏壓加倍電路Π4和135可以將正偏壓Vcc升高對(duì)電容器C131充電的2Vcc的電壓，并且可以將升高后的3Vcc的電壓傳送到輸出端子。如圖2所示，可以將時(shí)鐘信號(hào)CLK反相，以產(chǎn)生隨后可以被輸入至正偏壓加倍電路134和135 的反相時(shí)鐘信號(hào)/CLK。利用反相時(shí)鐘信號(hào)/CLK，正偏壓加倍電路134和135可以在時(shí)鐘信號(hào)CLK處于低電平時(shí)被使能。為此，正偏壓加倍電路134和135包括第四開關(guān)器件134和第五開關(guān)器件135。第四開關(guān)器件134耦接在正偏壓端子與第二節(jié)點(diǎn)Node2之間，并且第五開關(guān)器件135耦接在第一節(jié)點(diǎn)Nodel與輸出端子之間?？梢允褂玫谒木w管W34來(lái)實(shí)現(xiàn)第四開關(guān)器件134。第四開關(guān)晶體管W34在反相時(shí)鐘信號(hào)/CLK為高電平時(shí)(S卩，在時(shí)鐘信號(hào)CLK為低電平時(shí))導(dǎo)通，由此將正偏壓端子與第二節(jié)點(diǎn)Node2耦接。因此，正偏壓Vcc被提供到電容器C131的上述另一端子。類似地，可以使用第五NMOS晶體管附35來(lái)實(shí)現(xiàn)第五開關(guān)器件135。第五NMOS晶體管m35在反相時(shí)鐘信號(hào)/CLK為高電平時(shí)(S卩，在時(shí)鐘信號(hào)CLK為低電平時(shí))導(dǎo)通，由此將第一節(jié)點(diǎn)Nodel與輸出端子耦接。當(dāng)?shù)谖彘_關(guān)器件135將第一節(jié)點(diǎn)Nodel與輸出端子耦接時(shí)，第一節(jié)點(diǎn)Nodel處的3Vcc的電壓被傳送到輸出端子。第一節(jié)點(diǎn)Nodel處的電壓等于 3Vcc是因?yàn)楫?dāng)?shù)谒拈_關(guān)器件134將正偏壓Vcc提供至電容器C131的上述另一端子時(shí)，之前由電容器C131充電至2Vcc的第一節(jié)點(diǎn)Nodel被進(jìn)一步升高到3Vcc。因此，時(shí)鐘加倍電路130可以將正偏壓Vcc升高到為3Vcc的電壓，并經(jīng)由輸出端子輸出具有與3Vcc的電壓相等的高電平的第二時(shí)鐘信號(hào)CLK2。在圖2的示例性實(shí)施例中，已經(jīng)描述了使用NMOS晶體管來(lái)實(shí)現(xiàn)第一至第五開關(guān)器件的實(shí)例，但是本發(fā)明不限于此。例如，能夠響應(yīng)于時(shí)鐘信號(hào)而傳輸電壓的所有的開關(guān)器件都可以被用來(lái)實(shí)現(xiàn)第一至第五開關(guān)器件。要注意的是，在使用如本發(fā)明的示例性實(shí)施例中的NMOS晶體管來(lái)實(shí)現(xiàn)第一至第五開關(guān)器件的情況下，未考慮NMOS晶體管的閾值電壓。圖3是示出圖1的電荷泵140的電路圖。參見圖3，電荷泵140包括第一至第k晶體管附至Nk，以及電容器Cl至Ck-Ι。第一至第k晶體管m至Nk每個(gè)都是二極管式耦接，從而它們作為二極管來(lái)操作。另外，第一至第k晶體管m至Nk以一個(gè)晶體管的端子與另一個(gè)晶體管的端子相耦接的方式串聯(lián)耦接。同時(shí)，電容器Cl至Ck-I分別耦接在第二至第k晶體管N2至Nk的柵極與兩個(gè)時(shí)鐘輸入端子中的一個(gè)之間。這兩個(gè)時(shí)鐘輸入端子用于輸入第二時(shí)鐘信號(hào)CLK2及其反相信號(hào)/ CLK2。此外，如圖3所示，第一至第k晶體管中的每個(gè)可以是NMOS晶體管。在本說(shuō)明書中，假設(shè)由一個(gè)晶體管(例如，N2)和一個(gè)電容器(例如，Cl)構(gòu)成的電荷泵是單位電荷泵。因此，圖3的電荷泵可以稱之為第(k-Ι)級(jí)電荷泵。如圖3所示，第二時(shí)鐘信號(hào)CLK2可以被提供給奇數(shù)編號(hào)的電容器，諸如第一電容器Cl、第三電容器C3和第五電容器C5，而反相的第二時(shí)鐘信號(hào)/CLK2可以被提供給偶數(shù)編號(hào)的電容器，諸如第二電容器C2和第四電容器C4。電荷泵140被配置為產(chǎn)生具有比正偏壓Vcc更高的高電壓電平的高電壓Vpp。下面提供對(duì)電荷泵140的操作的進(jìn)一步描述。反相的第二時(shí)鐘信號(hào)/CLK2是第二時(shí)鐘信號(hào)CLK的反相形式。因此，反相的第二時(shí)鐘信號(hào)/CLK2不與第二時(shí)鐘信號(hào)CLK2重疊。也就是說(shuō)，當(dāng)?shù)诙r(shí)鐘信號(hào)CLK2為高電平時(shí)，反相的第二時(shí)鐘信號(hào)/CLK2為低電平，而當(dāng)?shù)诙r(shí)鐘信號(hào)CLK2為低電平時(shí)，反相的第二時(shí)鐘信號(hào)/CLK2為高電平。另外，當(dāng)?shù)诙r(shí)鐘信號(hào)CLK2為高電平時(shí)，第一電容器Cl被用電荷充電。然后，當(dāng)反相的第二時(shí)鐘信號(hào)/CLK2隨后轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，儲(chǔ)存在第一電容器Cl 中的電荷被放電給第二電容器C2?？傮w而言，每當(dāng)?shù)诙r(shí)鐘信號(hào)CLK2的電壓電平改變時(shí)， 儲(chǔ)存在一級(jí)的電容器中的電荷就被傳送至下一級(jí)的電容器。因此，每一級(jí)的輸出電壓的電壓電平升高。也就是說(shuō)，當(dāng)?shù)诙r(shí)鐘信號(hào)CLK2和反相的第二時(shí)鐘信號(hào)/CLK2周期性地觸發(fā)時(shí)，電容器Cl至Ck-I中的每個(gè)電容器的兩個(gè)端子之間的電壓差增加，因而輸出電壓升高。在這種電荷泵浦方法中，當(dāng)泵浦第一電容器Cl以對(duì)第二電容器C2預(yù)充電時(shí)，第二電容器C2 的兩個(gè)端子之間的電壓差借助于第一電容器Cl與第二電容器C2之間的電荷共享操作而升
尚ο在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，當(dāng)?shù)诙r(shí)鐘信號(hào)CLK2為高電平時(shí)節(jié)點(diǎn)Vl的電壓電平變?yōu)閂cc的五倍(即，5Vcc)，而當(dāng)?shù)诙r(shí)鐘信號(hào)/CLK2為高電平時(shí)節(jié)點(diǎn)V2的電壓電平變?yōu)閂cc的九倍(即，9Vcc)。假設(shè)根據(jù)圖1的示例性實(shí)施例的高電壓發(fā)生器使用2. 3V的正偏壓Vcc，則在理論上具有9. 2V的擺幅寬度(即，4Vcc的擺幅寬度)的第二時(shí)鐘信號(hào)CLK2會(huì)被提供給電荷泵 140。因此，可以減少泵的級(jí)數(shù)，并且可以產(chǎn)生高電壓Vpp。在已知的高電壓發(fā)生器中，假設(shè)不考慮由于耦合電容器而導(dǎo)致的體效應(yīng)和分壓效應(yīng)(division effect)，并且每個(gè)晶體管的閾值電壓為0. 5V，則當(dāng)使用2. 3V的正偏壓電壓和三級(jí)的電荷泵時(shí)，可以獲得約7. 7V的高電壓Vpp?；谙旅娴牡仁?來(lái)得到此結(jié)論。[等式1]Vpp = (N+l) Vcc-N^Vth (N 泵的級(jí)數(shù)，Vcc 是偏壓，且 Vth = 0. 5V)相反地，在根據(jù)圖1的高電壓發(fā)生器中，假設(shè)每個(gè)晶體管的閾值電壓為0. 5V，則當(dāng)使用2. 3V的正偏壓電壓和三級(jí)的電荷泵140時(shí)，可以獲得約28. 4V的高電壓Vpp。這是因?yàn)榈诙r(shí)鐘信號(hào)CLK2具有9. 2V的擺幅寬度(=4Vcc = 4X2. 3V)。圖4是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施例的產(chǎn)生高電壓的方法的流程圖。在所述產(chǎn)生高電壓的方法中，首先，在步驟410產(chǎn)生負(fù)偏壓。如上所述，負(fù)偏壓可以由負(fù)偏壓發(fā)生器110來(lái)產(chǎn)生，并且可以是預(yù)先確定的。接著，在步驟420產(chǎn)生具有與正偏壓相等的高電平以及與負(fù)偏壓相等的低電平的時(shí)鐘信號(hào)。例如，在步驟420，可以產(chǎn)生在正偏壓Vcc與負(fù)偏壓-Vcc之間周期性地振蕩的時(shí)鐘信號(hào)。然后，在步驟430，升高時(shí)鐘信號(hào)的正偏壓，并且將所得的時(shí)鐘信號(hào)輸出作為第二時(shí)鐘信號(hào)。在步驟430中利用步驟410所產(chǎn)生的負(fù)偏壓，以產(chǎn)生具有升高的正偏壓的第二時(shí)鐘信號(hào)。更具體而言，步驟430包括當(dāng)步驟420所產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)為高電平時(shí)輸出負(fù)偏壓作為第二時(shí)鐘信號(hào)的電壓電平。步驟430還包括當(dāng)步驟420所產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)為高電平時(shí)將電容器充電到正偏壓與負(fù)偏壓之差。步驟430還包括隨后，在步驟420所產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)為低電平時(shí)，將步驟420所產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)的正偏壓升高對(duì)電容器所充電的正偏壓與負(fù)偏壓之差，并輸出具有升高了的正偏壓的時(shí)鐘信號(hào)作為第二時(shí)鐘信號(hào)。以此方式，例如，正偏壓Vcc可以升高到正偏壓的三倍(3Vcc)，且可以產(chǎn)生具有與升高了的正偏壓(例如，3Vcc)相對(duì)應(yīng)的電壓的第二時(shí)鐘信號(hào)。也就是說(shuō)，可以產(chǎn)生在升高了的正偏壓(例如，3Vcc)與負(fù)偏壓-Vcc之間振蕩的第二時(shí)鐘信號(hào)。最后，在步驟440，利用具有升高了的正偏壓的第二時(shí)鐘信號(hào)來(lái)產(chǎn)生高電壓?？梢酝ㄟ^(guò)向具有一級(jí)或更多級(jí)的電荷泵提供所述具有升高了的正偏壓的第二時(shí)鐘信號(hào)并從最后一級(jí)輸出高電壓來(lái)產(chǎn)生高電壓。
本發(fā)明的示例性實(shí)施例并非必須實(shí)現(xiàn)為裝置和方法，而是還可以實(shí)現(xiàn)為儲(chǔ)存在記錄媒介上的程序。這些實(shí)施方式可以由本領(lǐng)域普通技術(shù)人員從示例性實(shí)施例的描述中容易地實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的示例性實(shí)施例的有益之處在于，可以獲得更高的電壓，或者使高電壓發(fā)生器的電荷泵的級(jí)數(shù)最少化。也就是說(shuō)，在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，產(chǎn)生負(fù)偏壓，并采用時(shí)鐘加倍和時(shí)鐘差分概念。因此，可以提高電壓經(jīng)由電荷泵的每級(jí)而升高的程度。因此，即使減少了電荷泵的級(jí)數(shù)仍可以獲得期望的高電壓。另外，在減少電荷泵的級(jí)數(shù)的情況下，可以減少電荷泵的功耗和所占的面積。本發(fā)明的示例性實(shí)施例可以適用于使用了產(chǎn)生高電壓的電路的所有半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件。
權(quán)利要求
1.一種高電壓發(fā)生器，包括負(fù)偏壓發(fā)生器，所述負(fù)偏壓發(fā)生器被配置為產(chǎn)生負(fù)偏壓；時(shí)鐘發(fā)生器，所述時(shí)鐘發(fā)生器被配置為產(chǎn)生在正偏壓與所述負(fù)偏壓之間觸發(fā)的時(shí)鐘信號(hào)；時(shí)鐘加倍電路，所述時(shí)鐘加倍電路被配置為升高所述時(shí)鐘信號(hào)的正偏壓，并輸出具有升高了的正偏壓的時(shí)鐘信號(hào)作為第二時(shí)鐘信號(hào)；以及電荷泵，所述電荷泵被配置為利用所述具有升高了的正偏壓的第二時(shí)鐘信號(hào)來(lái)產(chǎn)生高電壓。
2.如權(quán)利要求1所述的高電壓發(fā)生器，其中，所述時(shí)鐘加倍電路包括 電容器；負(fù)電壓傳輸電路，所述負(fù)電壓傳輸電路被配置為當(dāng)所述時(shí)鐘信號(hào)處在第一邏輯電平時(shí)將所述負(fù)偏壓傳輸?shù)捷敵龆俗?；電容器充電電路，所述電容器充電電路被配置為?dāng)所述時(shí)鐘信號(hào)處在第一邏輯電平時(shí)將所述電容器充電到與所述正偏壓和所述負(fù)偏壓之差相對(duì)應(yīng)的電壓電平；以及正偏壓加倍電路，所述正偏壓加倍電路被配置為當(dāng)所述時(shí)鐘信號(hào)處在第二邏輯電平時(shí)將所述正偏壓升高對(duì)所述電容器所充電的所述正偏壓與所述負(fù)偏壓之差，并且將升高了的正偏壓傳輸至所述輸出端子。
3.如權(quán)利要求2所述的高電壓發(fā)生器，其中，所述負(fù)偏壓傳輸單元包括耦接在所述輸出端子與提供所述負(fù)偏壓的負(fù)偏壓端子之間的第一開關(guān)器件。
4.如權(quán)利要求2所述的高電壓發(fā)生器，其中，所述電容器充電電路包括第二開關(guān)器件，所述第二開關(guān)器件耦接在提供所述正偏壓的正偏壓端子與第一節(jié)點(diǎn)之間；以及第三開關(guān)器件，所述第三開關(guān)器件耦接在第二節(jié)點(diǎn)與提供所述負(fù)偏壓的負(fù)偏壓端子之間。
5.如權(quán)利要求2所述的高電壓發(fā)生器，其中，所述正偏壓加倍電路包括第四開關(guān)器件，所述第四開關(guān)器件耦接在提供所述正偏壓的正偏壓端子與第二節(jié)點(diǎn)之間；以及第五開關(guān)器件，所述第五開關(guān)器件耦接在第一節(jié)點(diǎn)與輸出端子之間。
6.如權(quán)利要求5所述的高電壓發(fā)生器，其中，所述電容器耦接在所述第一節(jié)點(diǎn)與所述第二節(jié)點(diǎn)之間。
7.如權(quán)利要求2所述的高電壓發(fā)生器，其中，所述第一邏輯電平是所述時(shí)鐘信號(hào)的邏輯高電平，所述第二邏輯電平是所述時(shí)鐘信號(hào)的邏輯低電平。
8.如權(quán)利要求2所述的高電壓發(fā)生器，其中，所述第一邏輯電平是所述時(shí)鐘信號(hào)的邏輯低電平，所述第二邏輯電平是所述時(shí)鐘信號(hào)的邏輯高電平。
9.如權(quán)利要求1所述的高電壓發(fā)生器，其中，所述負(fù)偏壓是根據(jù)所述負(fù)偏壓發(fā)生器的設(shè)計(jì)而確定的。
10.如權(quán)利要求1所述的高電壓發(fā)生器，其中，所述負(fù)偏壓的絕對(duì)值等于所述正偏壓。
11.如權(quán)利要求1所述的高電壓發(fā)生器，其中，所述高電壓具有比所述正偏壓更高的電壓電平。
12.如權(quán)利要求1所述的高電壓發(fā)生器，其中，所述第二時(shí)鐘信號(hào)在所述負(fù)偏壓與等于所述正偏壓的三倍的電壓之間觸發(fā)。
13.如權(quán)利要求1所述的高電壓發(fā)生器，其中，所述電荷泵包括第一電容器，所述第一電容器被配置為在一個(gè)端子接收所述第二時(shí)鐘信號(hào)；以及第一二極管耦合式晶體管，所述第一二極管耦合式晶體管具有與所述電容器的另一個(gè)端子相耦接的柵極。
14.如權(quán)利要求13所述的高電壓發(fā)生器，其中，所述電荷泵還包括第二電容器，所述第二電容器被配置為在一個(gè)端子接收第二時(shí)鐘信號(hào)的反相信號(hào)；以及第二二極管耦合式晶體管，所述第二二極管耦合式晶體管具有與所述第二電容器的另一個(gè)端子相耦接的柵極，并具有與所述第一二極管耦合式晶體管的漏極/源極相耦接的源極/漏極。
15.一種產(chǎn)生高電壓的方法，包括以下步驟 產(chǎn)生負(fù)偏壓；產(chǎn)生在正偏壓與所述負(fù)偏壓之間觸發(fā)的時(shí)鐘信號(hào)； 升高所述時(shí)鐘信號(hào)的所述正偏壓；以及利用具有升高了的正偏壓的時(shí)鐘信號(hào)來(lái)產(chǎn)生所述高電壓。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，升高所述正偏壓的步驟包括以下步驟 當(dāng)所述時(shí)鐘信號(hào)處在第一邏輯電平時(shí)輸出所述負(fù)偏壓；當(dāng)所述時(shí)鐘信號(hào)處在第一邏輯電平時(shí)將電容器充電到與所述正偏壓與所述負(fù)偏壓之差相對(duì)應(yīng)的電壓電平；以及當(dāng)所述時(shí)鐘信號(hào)處在第二邏輯電平時(shí)將所述正偏壓升高對(duì)所述電容器所充電的所述正偏壓與所述負(fù)偏壓之差，并輸出升高了的正偏壓。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述第一邏輯電平是所述時(shí)鐘信號(hào)的邏輯高電平，而所述第二邏輯電平是所述時(shí)鐘信號(hào)的邏輯低電平。
18.如權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述第一邏輯電平是所述時(shí)鐘信號(hào)的邏輯低電平，而所述第二邏輯電平是所述時(shí)鐘信號(hào)的邏輯高電平。
19.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述負(fù)偏壓是根據(jù)所述負(fù)偏壓發(fā)生器的設(shè)計(jì)而確定的。
20.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述負(fù)偏壓的絕對(duì)值等于所述正偏壓。
21.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述高電壓具有比所述正偏壓更高的電壓電平。
22.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，升高所述時(shí)鐘信號(hào)的步驟包括輸出在所述負(fù)偏壓與等于所述正偏壓的三倍的電壓之間觸發(fā)的第二時(shí)鐘信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種高電壓發(fā)生器，包括負(fù)偏壓發(fā)生器，所述負(fù)偏壓發(fā)生器被配置為產(chǎn)生負(fù)偏壓；時(shí)鐘發(fā)生器，所述時(shí)鐘發(fā)生器被配置為產(chǎn)生在正偏壓與負(fù)偏壓之間觸發(fā)的時(shí)鐘信號(hào)；時(shí)鐘加倍電路，所述時(shí)鐘加倍電路被配置為升高時(shí)鐘信號(hào)的正偏壓，并輸出具有升高了的正偏壓的時(shí)鐘信號(hào)作為第二時(shí)鐘信號(hào)；以及電荷泵，所述電荷泵被配置為利用所述具有升高了的正偏壓的第二時(shí)鐘信號(hào)來(lái)產(chǎn)生高電壓。
文檔編號(hào)H02M3/155GK102487244SQ20111021174
公開日2012年6月6日 申請(qǐng)日期2011年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月3日
發(fā)明者俞弼善 申請(qǐng)人:海力士半導(dǎo)體有限公司