NL8702734A

NL8702734A - Spanningsvermenigvuldigschakeling en gelijkrichtelement.

Info

Publication number: NL8702734A
Application number: NL8702734A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1987-11-17
Filing date: 1987-11-17
Publication date: 1989-06-16
Also published as: EP0319063A3; DE3870592D1; KR890009090A; EP0319063B1; US4922403A; KR0136664B1; JPH01164264A; JP2628724B2; EP0319063A2

Description

s 4 PHN 12.343 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven Spanningsvermenigvuldigschakeling en gelijkrichtelement.

De uitvinding heeft betrekking op een geïntegreerde spanningsvermenigvuldigschakeling met een hoogspanningsuitgang aan een serieschakeling van, elk een eerste veldeffekttransistor bevattende, gelijkrichtelementen, waarbij tussen de hoogspanningsuitgang en een 5 voedingsaansluitpunt een bufferkapaciteit voor ladingsopslag is aangesloten, en een knooppunt van elk tweetal naburige elementen op een pompkapaciteit is aangesloten, waaraan anderzijds kloksignalen worden toegevoerd zodanig dat twee elk aan een respektievelijke zijde van één gelijkrichtelement aangesloten pompkapaciteiten kloksignalen met 10 onderling tegengestelde polariteit ontvangen.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een gelijkrichtelement, geschikt voor toepassing in een dergelijke spanningsvermenigvuldigschakeling.

Dergelijke spanningsvermenigvuldigschakelingen vinden 15 bijvoorbeeld een toepassing bij niet vluchtige elektrisch programmeer-en wisbare geheugens.

Een konventionele spanningsvermenigvuldigschakeling voor het genereren van een negatieve uitgangsspanning bevat een serieschakeling van als diodes geschakelde PMOS-transistoren, 20 gerealiseerd in een P-well-proces, die aan een kathodekant verbonden is met een punt van een lage voedingsspanning Vgg (massa) en aan een anodekant een uitgang met een bufferkapaciteit heeft voor het leveren van een hoge programmeerspanning. De bufferkapaciteit is tussen de uitgang en de hoge voedingsspanning VDD aangesloten. Het substraat 25 waarin deze transistoren zijn ingebed, is van het N-type en is ter vermijding van injektie van ladingsdragers vanuit de transistoren naar het substraat gekoppeld aan de hoge voedingsspanning (VDD). Een knooppunt van elk respektievelijk tweetal naburige diodes is over een respektievelijke opjaagkapaciteit verbonden met hetzij een eerste, 30 hetzij een tweede kloklijn, die logisch komplementaire kloksignalen voeren. Om en om ontvangen de verscheidene opjaagkapaciteiten kloksignalen van tegengesteld teken. Omdat de kloksignalen periodiek van .8702734 •Λ ΡΗΝ 12.343 2 teken wisselen, sperren of geleiden de diodes om en om en wordt via een geleidende diode lading van de ene opjaagkapaciteit op de andere overgebracht.

Een nadeel van de konventionele 5 spanningsvermenigvuldigschakeling is dat, naarmate een spanning op een opjaagkapaciteit of op de bufferkapaciteit verder negatief wordt als gevolg van het overstuwen van lading, de drempelspanning van de met die kapaciteit verbonden, als diode geschakelde, transistor toeneemt als gevolg van het zogenaamde “back-gate-bias"-effekt. Hierdoor wordt de 10 verhouding tussen de door een gelijkrichtelement gepompte lading en de met een kloksignaal potentieel over te stuwen lading gereduceerd. De effektiviteit van de eenheid: opjaagkapaciteit en gelijkrichtelement neemt af. Bij wijze van referentie zij hierbij verwezen naar: "MOS/LSI Design and Application", W. Carr & J. Mize, McGraw-Hill, 1972, 15 pagina's 5.6-57.

Het niveau van de uitgangsspanning van de spanningsvermenigvuldigschakeling wordt dan door dit effekt beperkt. Het doorsluizen van lading van de bufferkapaciteit via de diode naar de eerstvolgende opjaagkapaciteit stopt als de spanningszwaai tussen de 20 kloklijnen te klein is, om de spanning aan de anode van de diode een drempelspanning boven de spanning aan de kathode van de diode te tillen. Voor het bereiken van een grotere negatieve uitgangsspanning zou dan een grotere spanningszwaai, dus een hogere voedingsspanning nodig zijn.

25 Vervangen van een PMOS-transistor door een als diode geschakelde NMOS-transistor, eveneens in een P-well-proces gerealiseerd, leidt tot een ander soort problemen. Het P-well-kontakt van de transistor is verbonden met de anode-zijde van de diode, bijgevolg waarvan de kathode, de P-well en het substraat respektievelijk een 30 emitter, basis en kollektor van een parasitaire npn-transistor vormen, die vanaf het substraat stroom trekt.

Analoge beschouwingen, zoals boven vermeld, zijn eveneens van toepassing op konventionele spanningsvermenigvuldigschakelingen voor het bereiken van een hoge positieve uitgangsspanning gerealiseerd met 35 NMOS-transistoren in een P-well-proces, en op spanningsvermenigvuldigschakelingen gerealiseerd met MOS-transistoren in een N-well-proces.

87 02734 PHN 12.343 3

De uitvinding beoogt te voorzien in een spanningsvermenigvuldigschakeling met een effektievere spanningsvermenigvuldiging waarbij de uitgangsspanning niet beperkt is door het "back-gate-bias"-effekt of door de hoogte van de 5 voedingsspanning en waarbij het geleiden van de parasitaire bipolaire transistoren wordt vermeden.

Daartoe wordt een spanningsvermenigvuldigschakeling volgens de uitvinding gekenmerkt, doordat de veldeffekttransistoren van de elementen op een substraat in onderling gescheiden gebieden zijn 10 gerealiseerd, waarvan het geleidingstype verschillend van dat van het substraat is, waarbij ten minste aan een hoogspanningszijde van de schakeling elk gelijkrichtelement schakelmiddelen omvat, die in de veldeffekttransistor, door een p-n-overgang tussen een source respektievelijk een drain van de veldeffekttransistor enerzijds en het 15 gebied anderzijds gevormde, interne diodes verbinden met hetzij de source bij geleiden hetzij de drain bij sperren van de veldeffekttransistor, waardoor de interne diodes in sperrende toestand worden gehouden.

Door het gebied (de well) bij geleiden van de veldeffekttransistor te 20 verbinden met de source daarvan, wordt de "back-gate-bias"-spanning gelijk aan nul gehouden. Door het gebied bij het sperren van de veldeffekttransistor te verbinden met de drain daarvan, wordt vermeden dat de parasitaire bipolaire transistor, waarvan de kollektor, de basis en de emitter gevormd zijn door respektievelijk het substraat, de well 25 en de drain, gaat geleiden.

Een uitvoeringsvorm van een spanningsvermenigvuldigschakeling volgens de uitvinding wordt gekenmerkt, doordat de schakelmiddelen van de eerste veldeffekttransistor, een tweede en een derde veldeffekttransistor 30 omvatten, die van eenzelfde geleidingstype zijn als de eerste veldeffekttransistor en die gerealiseerd zijn in respektievelijke, met het gebied van de eerste veldeffekttransistor gekoppelde gebieden, waarbij van de tweede, respektievelijk derde veldeffekttransistor een source verbonden is met een source respektievelijk drain van de eerste 35 veldeffekttransistor en een stuurelektrode gekoppeld is met de drain respektievelijk de source van de eerste veldeffekttransistor, waarbij de drains van de tweede en derde transistor met de onderling gekoppelde • 8702734 PHN 12.343 4 gebieden verbonden zijn.

Hierbij zijn de schakelmiddelen in de vorm van een tweede en derde transistor kompakt uitgevoerd en behoeven op zich niet door additionele stuursignalen te worden bediend. Een dergelijke uitvoering met NMOS-5 transistoren in een P-well is geschikt voor het genereren van grote negatieve spanningen. Een met PMOS-transistoren uitgevoerde spanningsvermenigvuldiger is geschikt voor het genereren van hoge positieve spanningen.

Een verdere uitvoeringsvorm van een 10 spanningsvermenigvuldigschakeling volgens de uitvinding wordt gekenmerkt, doordat de spanningsvermenigvuldigschakeling is voorzien van een meerfasig-kloksignaalgenerator voor het toevoeren van respektievelijke, ten opzichte van elkaar in fase verschoven kloksignalen aan respektievelijke opjaagkapaciteiten, waarbij het via de 15 betreffende opjaagkapaciteit aan de source van de eerste veldeffekttransistor toegevoerde kloksignaal eerder verandert dan het, via de volgende opjaagkapaciteit aan de drain van de eerste veldeffekttransistor toegevoerde, komplementaire kloksignaal.

Bij een spanning over de eerste transistor die kleiner is dan een 20 drempelspanning zijn de gebieden (de well) losgekoppeld van de hoofdelektroden van de eerste transistor. De gebieden behouden echter de spanning die ze bezaten op het moment van loskoppelen omdat de junktiekapaciteit van de well opgeladen is.

Door de spanning op de source eerder te laten stijgen 25 respektievelijk dalen dan de spanning op de drain van de eerste transistor daalt respektievelijk stijgt, hetgeen gebeurt door via de betreffende opjaagkapaciteiten aan de genoemde hoofdelektroden ten opzichte van elkaar in fase verschoven, komplementaire kloksignalen toe te voeren, wordt vermeden dat de bipolaire parasitaire transistor, 30 waarvan een kollektor, basis en emitter gevormd zijn door respektievelijk het substraat, de well en de source van de eerste transistor, in geleiding wordt gebracht.

Een andere uitvoeringsvorm van een spanningsvermenigvuldigschakeling volgens de uitvinding wordt 35 gekenmerkt, doordat de meerfasig-kloksignaalgenerator een serieschakeling bevat van een aantal in serie geschakelde inverteerschakelingen, waarbij respektievelijke uitgangen van twee .8702734 PHN 12.343 5 4ft naburige inverteerschakelingen met respectievelijke elektrodes van twee naburige pompkapaciteiten zijn verbonden.

Hierbij bevat de kloksignaalgenerator een serieschakeling van inverteerschakelingen voor toevoer van kloksignalen in anti-fase aan de 5 naburige opjaagkapaciteiten, waarbij een poortvertraging van een inverteerschakeling de hiervoor vermelde faseverschuiving veroorzaakt.

Een voorkeursuitvoeringsvorm van een spanningsvermenigvuldigschakeling volgens de uitvinding wordt gekenmerkt, doordat in het element tussen een verbindingspunt van de 10 stuurelektrode van de eerste en de tweede veldeffekttransistor enerzijds en de drain van de eerste veldeffekttransistor anderzijds een schakelbaar op- of ontlaadpad is aangebracht voor het op- of ontladen van de laatstgenoemde stuurelektrodes, waarbij voorzien is in stuurmiddelen die op het laatstgenoemde verbindingspunt zijn aangesloten 15 via een koppelkapaciteit voor het verhogen respektievelijk verlagen van een spanning op laatstgenoemde stuurelektrodes nadat via het schakelbaar op- of ontlaadpad de laatstgenoemde stuurelektrodes zijn opgeladen respektievelijk zijn ontladen.

De spanning over de eerste veldeffekttransistor wordt hiermee in 20 voorwaartse richting tot nagenoeg nul gereduceerd omdat geen drempelverlies optreedt. Dit drempelverlies wordt vermeden door een van de stuurmiddelen afkomstige stuurspanning via de koppelkapaciteit op te tellen bij de reeds aanwezige stuurspanning op de stuurelektrode van de eerste transistor.

25 Een nog verdere uitvoeringsvorm van een spanningsvermenigvuldigschakeling volgens de uitvinding wordt gekenmerkt, doordat een flip-flop in de ringoscillator is geplaatst, waarvan een flip-flop-uitgang via de inverters is teruggekoppeld met een eerste flip-flop-ingang, waarbij een tweede flip-flop-ingang een in-30 staat-stel-signaal ontvangt.

Door een flip-flop in de ringoscillator op te nemen, is het mogelijk om de ringoscillator uit te schakelen na een volledige laatste klokpuls.

De uitvinding zal worden toegelicht aan de hand van een tekening waarin: 35 figuur 1 een voorbeeld geeft van een konventionele spanningsvermenigvuldigschakeling, figuren 2a, b en c gelijkrichtelementen uit de 8702734 PHN 12.343 6 spanningsvermenigvuldigschakeling uit figuur 1 geven, figuur 3 een principeschets van een gelijkrichtelement voor een spanningsvermenigvuldigschakeling volgens de uitvinding geeft, figuur 4 een eerste uitvoering van een gelijkrichtelement 5 voor een spanningsvermenigvuldigschakeling volgens de uitvinding geeft, figuur 5 een eerste uitvoeringsvoorbeeld van een spanningsvermenigvuldigschakeling volgens de uitvinding geeft, figuur 6 een verloop van signaalspanningen geeft in een gelijkrichtelement volgens figuur 4 toegepast in een 10 spanningsvermenigvuldigschakeling volgens figuur 5 toont, figuur 7 een tweede uitvoering van een gelijkrichtelement voor een spanningsvermenigvuldigschakeling volgens de uitvinding geeft, en, figuur 8 een tweede uitvoeringsvoorbeeld van een 15 spanningsvermenigvuldigschakeling volgens de uitvinding geeft.

KONVENTIONELE SPANNINGSVERMENIGVULDIGSCHAKELING In figuur 1 is een konventionele spanningsvermenigvuldigschakeling weergegeven, van het type dat een 20 negatieve uitgangsspanning genereert. Tussen voedingspunt Vss en uitgang VEE is een serieschakeling van gelijkrichtende elementen D^, E>2' ... Dn geplaatst. Tussen uitgang VEE en voedingspunt VpD is bufferkapaciteit CEE aangesloten. De respektievelijke knooppunten K^, K2, ..., KR_^ zijn om en om via een bijbehorende 25 opjaagkapaciteit C^, C2, .-·, Cn_^ verbonden met kloklijnen Q en Q, die komplementaire kloksignalen voeren. Omdat de kloksignalen Q en δ periodiek zijn, zullen de gelijkrichtelementen met een even index, D2, D^, ..., respektievelijk de elementen met een oneven index D-j, D-j, ..., periodiek sperren of geleiden respektievelijk 30 geleiden of sperren. Daarbij wordt dan lading via een geleidend element van de ene opjaagkapaciteit op de volgend opjaagkapaciteit met een lagere index gepompt. Op dergelijke wijze wordt lading trapsgewijs van bufferkapaciteit CEE gehaald en uiteindelijk afgevoerd op de Vsg-klem.

8701734 35 PHN 12.343 7

KONVENTIONELE GELIJKRICHTENDE ELEMENTEN

In figuren 2a en b zijn konventionele gelijkrichtende eleiaenten weergegeven voor een met veldeffekttransistoren uit te voeren spanningsvermenigvuldigschakeling uit figuur 1. Het in figuur 2a 5 weergegeven element is een als diode geschakelde PMOS-transistor, waarvan een substraataansluiting SU met het positieve voedingspunt VDD is verbonden ter vermijding van ladingsinjektie naar het substraat. Op de anodezijde A van het weergegeven element komt een grotere negatieve spanning te staan naarmate dit element in de serieschakeling van figuur 10 1 dichter bij de uitgang VEE ligt. Vanwege de hogere substraat-source- spanning bij een dergelijk element is de drempelspanning, waarbij dat element gaat geleiden ook hoger. De drempelspanning neemt namelijk toe als de bulk-source-spanning stijgt. Bij het bereiken van een bepaalde substraat-source-spanning wordt de drempelspanning van het 15 gelijkrichtelement zo hoog, dat spanningszwaai op de kloklijnen Q en Q niet meer voldoende is om het spanningsverschil over element Dn in voorwaartse richting boven de drempelspanning van de transistor te krijgen.

Het in figuur 2b en 2c weergegeven element is een als 20 diode geschakelde NMOS-transistor, gerealiseerd in een P-well. De well-aansluiting W is hierbij met de anode A verbonden ter vermijding van ladingsinjektie naar de well. Indien de spanning aan de zijde van kathode K lager is dan die van de anodezijde, is een parasitaire bipolaire transistor PB in een geleidende toestand gebracht.

25 PRINCIPESCHETS VAN EEN GELIJKRICHTELEMENT VOLGENS DE UITVINDING In figuur 3 is een principeschets van een gelijkrichtelement volgens de uitvinding weergegeven. De uitvinding berust op het inzicht, dat het in figuur 2b en 2c getoond element wel 30 als gelijkrichtelement voor de spanningsvermenigvuldigschakeling uit figuur 1 geschikt is mits de spanning op de kathode-aansluiting K niet beneden die van de well en dus beneden die op de anode-aansluiting A kan komen, waardoor de parasitaire transistor PB gaat geleiden. Indien de well-aansluiting volgens de uitvinding steeds naar die hoofdelektrode 35 van de NMOS-transistor wordt geschakeld, die de laagste spanning voert, is het aan de hand van figuur 2c geschetste probleem opgelost. Dit is in figuur 3 getoond. De in de transistor aanwezige diodes tussen de N- . 8702734 PHN 12.343 8 diffusies voor de hoofdelektrodes enerzijds en de P-well anderzijds worden al naar gelang de spanning op de kathode K en anode A hetzij naar de kathode-aansluiting K hetzij naar de anode-aansluiting A geschakeld, zodanig dat de diodes steeds gesperd staan.

5

EERSTE UITVOERINGSVORM VAN EEN GELIJKRICHTELEMENT

In figuur 4 is een eerste uitvoeringsvorm van een gelijkrichtelement voor een spanningsvermenigvuldigschakeling volgens de uitvinding getoond. Van de als diode geschakelde eerste NMOS-transistor 10 Ni is een P-well-aansluiting W gekoppeld met de kathode K van transistor Ni over een tweede transistor N2 en met de anode A van transistor Ni over een derde transistor N3. Met de koppeling van de stuurelektrodes van transistor N2 en van transistor N3 respektievelijk met anode A met kathode K van transistor ΝΊ wordt 15 bereikt, dat de P-well steeds op de laagste spanning, optredend op één van de hoofdelektrodes van transistor wordt aangesloten, behalve als de spanning over transistor Ni lager is dan een drempelspanning van transistoren N2 en N3. In dat geval is de P-well losgekoppeld van zowel de anode A en als van de kathode K. Echter de P-20 well behoudt zijn spanning op de junktiekapaciteit tussen de P-well en het substraat. Om te verhinderen dat de parasitaire bipolaire transistor PB, zoals aangeven in figuur 2c, zal gaan geleiden door aansturing met de spanning op de junktiekapaciteit, moet de spanning op de source van transistor Ni (knooppunt K) eerder veranderen dan die op de drain 25 (knooppunt A). Dit zal verderop nader worden toegelicht aan de hand van de figuren 5 en 6.

EERSTE UITVOERING VAN EEN SPANNINGSVERMENIGVULDIGSCHAKELING

In figuur 5 is een eerste uitvoering gegeven van een 30 spanningsvermenigvuldigschakeling volgens de uitvinding. Deze spanningsvermenigvuldigschakeling genereert een negatieve uitgangsspanning VEE. De serieschakeling van de gelijkrichtende elementen, van het type zoals beschreven bij figuur 4, R^, R2, ...,

Rn, is aan een anodezijde via een bufferkapaciteit Cee verbonden met 35 voedingspunt VDD. Elk knooppunten tussen twee elementen is via opjaagkapaciteiten aangesloten op een verbindingspunt tussen twee inverters I2, I3, ..., In> De serieschakeling van de inverters .9702734 PHN 12.343 9 maakt deel uit van een ringoscillator RT, waarin ook een flip-flop FF opgenomen is. De elkaar opvolgende opjaagkapaciteiten C^, C2, ...,

Cn-1 ontvangen kloksignalen in anti-fase , zoals ook toegelicht is aan de hand van figuur 1. De aan de opvolgende opjaagkapaciteiten 5 toegevoerde kloksignalen zijn daarenboven ten opzichte van elkaar vertraagd over een tijdsinterval dat gelijk is aan een invertervertraging. Deze invertervertraging zorgt ervoor dat de spanning op de source (bijvoorbeeld knooppunt V2) van de eerste transistor in een element (bijvoorbeeld R2) eerder verandert dan de spanning op de 10 drain (bijvoorbeeld knooppunt V3) van die eerste transistor. Zoals reeds vermeld, wordt hiermee vermeden dat in gesperde gelijkrichtelementen parasitaire bipolaire transistoren gaan geleiden en de opgebouwde potentiaal bij dat gelijkrichtelement gaan verstoren. Flip-flop FF is in de ringoscillator RT opgenomen, opdat bij het 15 uitschakelen van de ringoscillator door middel van het in-staat-stel-signaal EVM de laatste klokpuls nog volledig wordt doorgegeven, hetgeen tot beter gedefinieerde toestanden in de oscillator leidt.

SIGNAALVERLOOP

20 In figuur 6a is het verloop van de spanningen die in figuur 5 met V1 en V2 zijn aangegeven en in figuur 4 met V.,, V2 en νβ zijn aangegeven getoond. In figuur 6b is het verloop geschetst van deze signalen, indien de signalen op de source van de eerste transistor in een element gelijktijdig met de signalen op de drain 25 daarvan zouden veranderen. Signaal is het signaal op de source van transistor N1 uit figuur 4 en V2 is het signaal op de drain van transistor N^. Signaal V2 heeft een lagere gemiddelde waarde dan V.j omdat lading trapsgewijs vanaf de bufferkapaciteit CEE met een grote negatieve spanning over de verscheidene trapkapaciteiten C1r 30 C2, ..., Cn wordt afgevoerd naar Vss. Transistor N2 uit figuur 4 ontvangt een stuurspanning V2~V.j, transistor N3 ontvangt een stuurspanning V1-V2. Deze stuurspanningen zijn eveneens in figuur 6a en 6b weergegeven. Als een stuurspanning boven een drempel VT uitkomt, geleidt de betreffende transistor. Hiermee is eenvoudig een verloop te 35 schetsen van de spanning Vg van de P-well. Indien beide genoemde stuurspanningen onder de drempel VT komen, wordt de well van de hoofdelektroden van transistor afgekoppeld. De well behoudt echter 8702734 PHN 12.343 10 v - zijn spanning vanwege ladingsopslag op zijn junktiekapaciteit. Signaal VB blijft in figuur 6a, waarin signaal V2 vertraagd is ten opzichte van Vi, overal onder of gelijk aan één der spanningen en V2. In de tekening zijn omwille van de duidelijkheid de in feite 5 samenvallende lijnstukken enigszins van elkaar verwijderd weergegeven, dit heeft echter geen betekenis. In figuur 6b daarentegen, waar V-j en V2 gelijktijdig van teken veranderen, wijst pijl X naar het spanningsverloop waarbij Vg boven uitkomt en pijl Y naar het spanningsverloop, waarbij Vg boven V2 uitkomt. In beide situaties 10 gaat de al eerder genoemde parasitaire bipolaire transistor geleiden en treedt er ongewenst ladingsverlies op.

VOORKEURSUITVOERINGSVORM VAN EEN GELIJKRICHTELEMENT

In figuur 7 is een voorkeursuitvoeringsvorm van een 15 gelijkrichtelement voor een geïntegreerde spanningsvermenigvuldigschakeling volgens de uitvinding gegeven. Onderdelen die overeenkomen met die uit figuur 4 zijn op gelijke wijze aangeduid. De gelijkrichttransistor en de tweede transistor N2 worden nu niet meer, zoals bij de schakeling uit figuur 4 het geval was, 20 door de voorwaartse spanning op knooppunt A gestuurd. De verbinding tussen de drain van N1 en de stuurelektrode van N1 is nu gevormd door een in- en uitschakelbaar geleidingspad, dat een als diode geschakelde poorttransistor Ng en een anti-parallel daaraan geschakelde poorttransistor N^ bevat, die gestuurd wordt door een 25 spanning op knooppunt K. Ingeval spanning V2 op knooppunt A stijgt en spanning V^ op knooppunt K daalt, zullen eerst de stuurelektrode van gelijkrichttransistor en van de tweede transistor N2 een stuurspanning via poorttransistor Ng ontvangen. Pas daarna wordt via een koppelkapaciteit Cp een extra stuurspanning VG in de vorm van 30 een puls bij de reeds aanwezige stuurspanning opgeteld. De stuurspanning voor transistor N.j wordt hierbij dan zo veel groter dan de spanning V2, dat geen drempelverliezen over de transistor optreden en spanning in principe gelijk wordt aan V2. Stijgt daarna de spanning weer, dan wordt de lading op de stuurelektrode 35 van transistor weer via poorttransistor afgevoerd. Een dergelijk element is geschikt voor toepassing in een spanningsvermenigvuldigschakeling zoals beschreven wordt aan de hand van 87 02734 PHN 12.343 11 de volgende figuur.

VOORKEURSUITVOERING VAN EEN SPANNINGSVERMENIGVULDIGSCHAKELING In figuur 8 is een tweede uitvoering van een 5 spanningsvermenigvuldigschakeling volgens de uitvinding weergegeven. Onderdelen die overeenkomen met die uit figuur 5 zijn op gelijke wijze weergegeven. De serieschakeling van gelijkrichtende elementen G^, G2, ..., Gfi bevat nu gelijkrichtelementen van het type weergegeven in figuur 7. Elk van deze elementen G^, G2, ..., Gn heeft een 10 extra stuuringang gekoppeld met een bijbehorende NOR-poort B^f B2, ..., Bfi. Een uitgang van een dergelijke NOR-poort levert het bij figuur 7 geschreven pulssignaal VG op koppelkapaciteit Cp. De werking zal worden toegelicht aan de hand van element G1 uit figuur 8, dat expliciet is weergegeven in figuur 7. Als de spanning V2 groter is 15 dan de spanning V^ is de transistor N^ uitgeschakeld. De NOR-poort B^ levert aanvankelijk een uitgangssignaal gelijk aan vss· Neemt de spanning V2 toe dan wordt de stuurelektrode van transistor N1 via source-volger N^ op een hogere spanning getild. Als daarna de volle voorwaartse spanning V2-v^ over transistor N1 is opgebouwd, 20 schakelt de NOR-poort B1 het uitgangssignaal van Vss naar VDD en drukt daarbij via de koppelkapaciteit C de spanning op de r stuurelektrode van transistor N1 tot boven de spanning V2. Derhalve zal de transistor N^ geen drempelspanningsverliezen meer veroorzaken CV1 = V2). Aan het einde van deze oplaadslag schakelt de NOR-poort 25 B-j van Vpp naar Vss waarna de sperspanning V.,-V2 over transistor N1 wordt opgebouwd. De juiste fase voor het aansturen van de elementen via de NOR-poorten wordt afgeleid van de spanningen op in-en uitgangen van de inverters I_^, Iq, 1^, In+2 uit de ringoscillator.

8702734

Claims

1. Geïntegreerde spanningsvermenigvuldigschakeling met een hoogspanningsuitgang aan een serieschakeling van, elk een eerste veldeffekttransistor bevattende, gelijkrichtelementen, waarbij tussen de hoogspanningsuitgang en een voedingsaansluitpunt een bufferkapaciteit 5 voor ladingsopslag is aangesloten, en een knooppunt van elk tweetal naburige elementen op een pompkapaciteit is aangesloten, waaraan anderzijds kloksignalen worden toegevoerd zodanig dat twee elk aan een respektievelijke zijde van één gelijkrichtelement aangesloten pompkapaciteiten kloksignalen met onderling tegengestelde polariteit 10 ontvangen, met het kenmerk, dat de veldeffekttransistoren van de elementen op een substraat in onderling gescheiden gebieden zijn gerealiseerd, waarvan het geleidingstype verschillend van dat van het substraat is, waarbij ten minste aan een hoogspanningszijde van de schakeling elk gelijkrichtelement schakelmiddelen omvat, die in de 15 veldeffekttransistor, door een p-n-overgang tussen een source respektievelijk een drain van de veldeffekttransistor enerzijds en het gebied anderzijds gevormde, interne diodes verbinden met hetzij de source bij geleiden hetzij de drain bij sperren van de veldeffekttransistor, waardoor de interne diodes in sperrende toestand 20 worden gehouden.

2. Geïntegreerde spanningsvermenigvuldigschakeling volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de schakelmiddelen van de eerste veldeffekttransistor, een tweede en een derde veldeffekttransistor omvatten, die van eenzelfde geleidingstype zijn als de eerste 25 veldeffekttransistor en die gerealiseerd zijn in respektievelijke, met het gebied van de eerste veldeffekttransistor gekoppelde gebieden, waarbij van de tweede, respektievelijk derde veldeffekttransistor een source verbonden is met een source respektievelijk drain van de eerste veldeffekttransistor en een stuurelektrode gekoppeld is met de drain 30 respektievelijk de source van de eerste veldeffekttransistor, waarbij de drains van de tweede en derde transistor met de onderling gekoppelde gebieden verbonden zijn.

3. Geïntegreerde spanningsvermenigvuldigschakeling volgens conclusie 2, gekenmerkt, doordat de spanningsvermenigvuldigschakeling is 35 voorzien van een meerfasig-kloksignaalgenerator voor het toevoeren van respektievelijke, ten opzichte van elkaar in fase verschoven kloksignalen aan respektievelijke pompkapaciteiten, waarbij het via de . 07 0273 4 PHN 12.343 13 betreffende pompkapaciteit aan de source van de eerste veldeffekttransistor toegevoerde kloksignaal eerder verandert dan het, via de volgende pompkapaciteit aan de drain van de eerste veldeffekttransistor toegevoerde, komplementaire kloksignaal.

4. Geïntegreerde spanningsvermenigvuldigschakeling volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de meerfasig-kloksignaalgenerator een serieschakeling bevat van een aantal in serie geschakelde inverteerschakelingen, waarbij respektievelijke uitgangen van twee naburige inverteerschakelingen met respekteivelijke elektrodes van twee 10 naburige pompkapaciteiten zijn verbonden.

5. Geïntegreerde spanningsvermenigvuldigschakeling volgens conclusie 4, met het kenmerk, waarbij de uitgang respektievelijk ingang van de laatste inverteerschakeling van de serieschakeling is aangesloten op respektievelijk de elektrode van de pompkapaciteit, die met een zijde 15 van een laatste gelijkrichtelement is verbonden, waarvan de andere zijde de uitgang van de spanningsvermenigvuldiger is, en op de naburige pompkapaciteit, die op het voorlaatste gelijkrichtelement is aangesloten.

6. Geïntegreerde spanningsvermenigvuldigschakeling volgens conclusie 4 of 5, met het kenmerk, dat de serieschakeling van 20 inverteerschakelingen deel uitmaakt van een ringoscillator.

7. Geïntegreerde spanningsvermenigvuldigschakeling volgens conclusie 2, 3, 4, 5 of 6, met het kenmerk, dat in het element tussen een verbindingspunt van de stuurelektrode van de eerste en de tweede veldeffekttransistor enerzijds en de drain van de eerste 25 veldeffekttransistor anderzijds een in- en uitschakelbaar op- of ontlaadpad is aangebracht voor het op- of ontladen van de laatstgenoemde stuurelektrodes, waarbij voorzien is in stuurmiddelen die op het laatstgenoemde verbindingspunt zijn aangesloten via een koppelkapaciteit voor het verhogen respektievelijk verlagen van een spanning op 30 laatstgenoemde stuurelektrodes nadat via het op- of ontlaadpad de laatstgenoemde stuurelektrodes zijn opgeladen respektievelijk zijn ontladen.

8. Geïntegreerde spanningsvermenigvuldigschakeling volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat het op- of ontlaadpad een vierde en 35 een vijfde veldeffekttransistor omvat, beide van eenzelfde geleidingstype als de eerste veldeffekttransistor en gerealiseerd in respektievelijke, met dat van de eerste veldeffekttransistor verbonden . 87 02734 PHN 12.343 14 gebieden, waarbij van de vierde veldeffekttransistor een drain en een stuurelektrode verbonden zijn met de drain van de eerste veldeffekttransistor, en een source verbonden is met het verbindingspunt van de stuurelektrodes van de eerste en tweede veldeffekttransistor, 5 waarbij van de vijfde veldeffekttransistor een drain aangesloten is op het laatstgenoemde verbindingspunt en een source respektievelijk een stuurelektrode aangesloten is op de drain respektievelijk source van de eerste veldeffekttransistor.

9. Geïntegreerde spanningsvermenigvuldigschakeling volgens 10 conclusies 4, 5 of 6 en conclusie 7 of 8, gekenmerkt, doordat de stuurmiddelen een logische poort omvatten waarvan een poortuitgang aangesloten is op de koppelkapaciteit en waarvan respektievelijke poortingangen aangesloten zijn tussen de inverteerschakelingen.

10. Geïntegreerde spanningsvermenigvuldigschakeling volgens 15 conclusie 9, gekenmerkt, doordat ingeval de respektievelijke elementen met NMOS-transistoren in respektievelijke P-wells zijn uitgevoerd, de logische poort een NOR-poort is waarvan een poortuitgang is aangesloten op de koppelkapaciteit, een eerste poortingang een kloksignaal ontvangt twee invertervertragingen eerder dan de source van de eerste 20 veldeffekttransistor, en een tweede poortingang een kloksignaal ontvangt twee invertervertragingen later dan de source van de eerste veldeffekttransistor.

11. Geïntegreerde spanningsvermenigvuldigschakeling volgens conclusie 9, gekenmerkt, doordat ingeval de respektievelijke elementen 25 met PMOS-transistoren in respektievelijke N-wells zijn uitgevoerd, de logische poort een NAND-poort is waarvan een poortuitgang is aangesloten op de koppelkapaciteit, een eerste poortingang een kloksignaal ontvangt twee invertervertragingen eerder dan de source van de eerste veldeffekttransistor, en een tweede poortingang een kloksignaal ontvangt 30 twee invertervertragingen later dan de source van de eerste veldeffekttransistor.

12. Geïntegreerde spanningsvermenigvuldigschakeling volgens conclusie 6, gekenmerkt, doordat een flip-flop in de ringoscillator is geplaatst, waarvan een flip-flop-uitgang via de inverters is 35 teruggekoppeld met een eerste flip-flop-ingang, waarbij een tweede flip-flop-ingang een in-staat-stel-signaal ontvangt.

13. Geïntegreerde spanningsvermenigvuldigschakeling volgens . 8702734 PHN 12.343 15 één der voorgaande conclusies in kombinatie met een elektrisch programmeerbaar en wisbaar geheugen.

14. Gelijkrichtelement, geschikt voor toepassing in een spanningsvermenigvuldigschakeling volgens één der conclusies 1, 2, 7 5 of 8.

15. Ringoscillator geschikt voor toepassing in een spanningsvermenigvuldigschakeling volgens conclusie 12. .8702734