专利名称：传输门的制作方法
技术领域：
本申请的实施方式涉及一种用于选择性地建立传输路径的传输门，更特别地，涉及一种具有扩展了的功能范围的传输门。
背景技术：
传输门被用于各种应用，例如用于电连接或断开两个电节点。
发明内容
本文描述的实施方式提供了一种用于选择性地建立传输路径的传输门。该传输门包括第一传输路径端子、第二传输路径端子、串联连接的第一场效应晶体管和第二场效应晶体管以及控制电路。第一场效应晶体管的沟道和第二场效应晶体管的沟道在第一传输路径端子和第二传输路径端子之间串联地耦接，使得第一场效应晶体管的沟道触点与第二传 输路径端子耦接并且第二场效应晶体管的沟道触点与第一传输路径端子耦接。控制电路被构造为，提供用于第一场效应晶体管的栅极触点的控制电压和用于第二场效应晶体管的栅极触点的控制电压，使得用于第一场效应晶体管的栅极触点的控制电压在传输门断开的状态下以第一传输路径端子处的电压为基础，并使得用于第二场效应晶体管的栅极触点的控制电压在传输门断开的状态下以第二传输路径端子处的电压为基础。本文描述的其他实施方式提供了一种用于选择性地建立传输路径的传输门。传输门包括第一传输路径端子、第二传输路径端子、串联连接的第一场效应晶体管和第二场效应晶体管。第一场效应晶体管的沟道和第二场效应晶体管的沟道在第一传输路径端子和第二传输路径端子之间串联地耦接，使得第一场效应晶体管的沟道触点耦接至第二传输路径端子且第二场效应晶体管的沟道触点耦接至第一传输路径端子。第一场效应晶体管和第二场效应晶体管中的至少一个的体积触点(bulk contact)连接至在第一场效应晶体管的沟道和第二场效应晶体管的沟道之间电连接的节点。此外，这里描述的实施方式提供一种用于选择性地建立传输路径的传输门。传输门包括第一传输路径端子、第二传输路径端子、串联连接的第一场效应晶体管和第二场效应晶体管、第三场效应晶体管、第一换流器(first inverter, INVl)和第二换流器(INV2)。第一场效应晶体管的沟道和第二场效应晶体管的沟道在第一传输路径端子和第二传输路径端子之间串联地耦接，使得第一场效应晶体管的沟道触点耦接至第二传输路径端子且第二场效应晶体管的沟道触点耦接至第一传输路径端子。第一场效应晶体管的体积触点和第二场效应晶体管的体积触点连接至在第一场效应晶体管的沟道和第二场效应晶体管的沟道之间电连接的节点。第三场效应晶体管并联连接至串联连接的第一场效应晶体管和第二场效应晶体管。第三场效应晶体管的沟道在第一传输路径端子和第二传输路径端子之间耦接。第三场效应晶体管是与第一场效应晶体管和第二场效应晶体管互补的场效应晶体管。第一换流器耦接至第一传输路径端子，使得基于第一传输路径端子处的电压对第一换流器供电。第二换流器耦接至第二传输路径端子，使得基于第二传输路径端子处的电压对第二换流器供电。第一换流器被构造为提供用于第一场效应晶体管的栅极触点的控制电压，并第二换流器被构造为提供用于第二场效应晶体管的栅极触点的控制电压。通过阅读以下详细的描述并观察附图，本领域中的技术人员将认识到另外的特征和优点。
附图的兀件并非一定相对于彼此成比例缩放。相同的参考标号表不相应相同的部件。可组合各种所示实施方式的特征，除非它们彼此排斥。在附图中示出了实施方式，并在以下描述中详细描述了这些实施方式。图I示出了根据一个实施方式的用于选择性地建立传输路径的传输门的简化了的示意性电路。 图2示出了传统的传输门(或传送门)的框图。图3示出了随着时间绘制的输入节点、输出节点和控制端子处的电压电平的示图。图4示出了传统的传输门的等效电路。图5示出了传统的传输门的输入电压功能范围的示图。图6示出了用于宽供电电压范围的传统传输门的输入电压功能范围的示图。图7示出了根据一个实施方式的传输门的等效电路。图8示出了图7中所示的传输门的输入电压功能范围的示图。图9示出了图7中所示的具有两个P沟道MOSFET的限定漏极和源极触点的传输11的等效电路。图10示出了第一传输路径端子、控制端子、第一 p沟道MOSFET的栅极触点、N阱、第二 p沟道MOSFET的栅极触点和第二传输路径端子处的电压电平的示图。图11示出了根据一个实施方式的图7和图9中所示的第一换流器和第二换流器的等效电路。
具体实施例方式在以下描述中，阐述了多个细节，以更充分地提供对本发明的实施方式的解释。然而，对本领域的技术人员来说将显而易见的是，没有这些具体细节也可实践本发明的实施方式。在其他情况中，以框图的形式示出了众所周知的结构和装置，而不是对其详细进行描述，以避免使本发明的实施方式模糊。另外，可将下文中描述的不同实施方式的特征彼此组合，除非另外特别指出。图I示出了根据一个实施方式的用于选择性地建立传输路径的传输门100的简化了的示意性电路。传输门100包括第一传输路径端子102-1、第二传输路径端子102-2、串联连接的第一场效应晶体管104-1和第二场效应晶体管104-2，以及控制电路110。第一场效应晶体管104-1的沟道和第二场效应晶体管104-2的沟道在第一传输路径端子102-1和第二传输路径端子102-2之间串联地耦接，使得第一场效应晶体管104-1的沟道触点106-1耦接至第二传输路径端子102-2且第二场效应晶体管104-2的沟道触点106-2耦接至第一传输路径端子102-1。控制电路110被构造为，提供用于第一场效应晶体管104-1的栅极触点112-1的控制电压和用于第二场效应晶体管104-2的栅极触点112-2的控制电压，使得用于第一场效应晶体管104-1的栅极触点112-1的控制电压在传输门100断开的状态下以第一传输路径端子102-1处的电压为基础，并使得用于第二场效应晶体管104-2的栅极触点112-2的控制电压在传输门100断开的状态下以第二传输路径端子102-2处的电压为基础。在图I的电路的一些实施方式中，在传输门100断开的状态(高阻抗状态)下，基于第一传输路径端子102-1处的电压对第一场效应晶体管104-1的栅极触点112-1供电，并基于第二传输路径端子102-2处的电压对第二场效应晶体管104-2的栅极触点112-2供电。因此，在断开状态下，断开(高阻抗)两个场效应晶体管104-1和104-2中的至少一个，而与第一传输路径端子102-1处或第二传输路径端子102-2处的电压无关。换而言之 ，在断开状态下，与传输路径端子102-1和102-2处的电压无关，传输门100在第一传输路径端子102-1和第二传输路径端子102-2之间具有高阻抗。此外，在图I的电路的一些实施方式中，控制电路100可被构造为，在传输门100接通的状态下，基于传输门100的接地端子处的电压，提供第一场效应晶体管104-1的栅极触点112-1的控制电压和第二场效应晶体管104-2的栅极触点112-2的控制电压。此外，控制电路110可被构造为，基于传输门100的控制端子处的电压，在第一传输路径端子102-1处的电压和接地端子处的电压之间切换用于第一场效应晶体管104-1的栅极触点112-1的控制电压，并基于传输门100的控制端子处的电压，在第二传输路径端子102-2处的电压和接地端子处的电压之间切换用于第二场效应晶体管104-2的栅极触点112-2的控制电压。在下文中，描述了根据图I所示的实施方式的传输门100和根据比较例的传统传输门之间的差异。图2示出了传统传输门(或传送门)10的框图。传输门10可被用于将输入节点18与输出节点20电连接或断开。图3示出了随时间绘制的输入节点18、输出节点20和控制端子22处的电压电平的示图。可将传输门10与能够具有两个状态(高阻抗状态和低阻抗状态)的(模拟)开关进行比较。在低阻抗状态中，输入节点18与输出节点20连接，电压或电流可从输入节点18通向输出节点20，或者反之亦然。在高阻抗状态中，输入节点18与输出节点20电断开图4示出了传统传输门10的等效电路。传统传输门10包括p沟道MOSFET 12、n沟道MOSFET 14、换流器16、输入端子18、输出端子20和控制端子22(M0SFET=金属氧化物半导体场效应晶体管)。P沟道MOSFET 12和n沟道MOSFET 14在输入端子18和输出端子20之间并联连接。n沟道MOSFET 14的栅极触点连接至控制端子22。p沟道M0SFET12的栅极触点经由换流器16连接至控制端子22。因此，n沟道M0SFET14的栅极触点处的电压与p沟道MOSFET 12的栅极触点处的电压互补。根据控制端子22处的电压，传输门10在输入端子18和输出端子20之间具有高阻抗或低阻抗。在低阻抗状态下，输入端子18与输出端子20连接，电流可在任一方向上流过传输门10。在高阻抗状态下，输入节点18与输出节点20电断开。图5不出了传统传输门10的输入电压功能范围的不图。纵坐标描述了输入电压范围，或者换而言之，输入端子18处的电压的范围。控制端子22处的电压被定义为供电电压30。当输入电压(Input_voltage)等于p沟道MOSFET 12的阈值电压32 (Vthpmos)时，P沟道MOSFET 12的工作区域开始，并且，当输入电压等于供电电压30和n沟道MOSFET14的阈值电压之间的差34 (SuppIy_voltage-Vthnmos)时，n沟道MOSFET 14的工作区域结束。因此，传统的传输门10提供了以下输入电压功能范围Vthpmos < Input_voItage < SuppIy_voItage-Vthnmos (I)这表示，如果Vthpmos < SuppIy_voItage-Vthnmos (2)然后，传输门10对所有输入电压都起作用。
图6示出了用于宽供电电压范围的传统传输门10的输入电压功能范围的示图。纵坐标描述了输入电压范围，或者换而言之，描述了输入端子18处的电压。与图4中一样，当输入电压(Input_voltage)等于p沟道MOSFET 12的阈值电压32 (Vthpmos)时，p沟道MOSFET 12的工作区域开始，并且，当输入电压等于供电电压30和n 沟道 MOSFET 14 的阈值电压之间的差 34 (SuppIy_voItage-Vthnmos)时，n 沟道 MOSFET14的工作区域结束。由于技术原因和现在对于在不同电压等级中工作的产品的较宽范围的供电电压的原因，可能出现不满足等式(2)的情况。换而言之，可能出现这样的情况p沟道MOSFET12的阈值电压32 (或其绝对值)大于供电电压30减去n沟道MOSFET 14的阈值电压之间的差34 (Vthpmos > Supply_voltage-Vthnmos)。在此情况中，传输门10的功能范围的特征在于如图6所示的非功能区域34 (或由其中断)。例如，如果最大供电电压30-2等于7V且最小供电电压30-1等于1.6V，则n沟道MOSFET 14和p沟道MOSFET 12必须具有对于中压(MV)栅极典型的氧化物厚度，但可能必须在对于低压(LV)栅极典型的条件中工作。在此情况中，图4所示的传统传输门10无法在整个输入电压范围上工作。已经发现，通过使用具有特殊沟道植入的低阈值电压(Vth)装置以根据无偏电平不过多地增加阈值电压，可解决该问题。尽管如此，这需要特殊的硬件，并由此不会是一个通用解决方案。此外，已经发现，通过使用有源电路(例如电荷泵)以增加n沟道MOSFET 14的栅极电压，可解决该问题。然而，电荷泵需要运行时钟和用于调节电荷泵的开/关调节器，或甚至更复杂的元件。另外，电荷泵消耗电流，需要时间来达到正确的电压并需要可控的开/关顺序。此外，已经发现,通过使用体积电压(bulk voltage)控制以从体积效应(bulkeffect)获利，可解决该问题。无论如何，这仅仅是需要控制体积电压的能力的改进。与上述参考解决方案相反，本申请描述的实施方式提供了不需要特殊元件或器件的支持较宽的供电电压范围的传输门100。图7示出了根据一个实施方式的传输门100的等效电路图。该传输门100与图I所示的传输门100相似。因此，在下文中，仅描述另外的和/或不同的特征。控制电路110包括第一换流器120-1和第二换流器120-2。第一换流器120_1(或更精确地，其供电端子)耦接至第一传输路径端子102-1，使得基于第一传输路径端子102-1处的电压对第一换流器120-1供电。第二换流器120-2 (或更精确地，其供电端子)耦接至第二传输路径端子102-2，使得基于第二传输路径端子102-2处的电压对第二换流器102-2供电。第一换流器120-1被构造为提供用于第一场效应晶体管104-1的栅极触点112-1的控制电压，并且第二换流器120-2被构造为提供用于第二场效应晶体管104-2的栅极触点112-2的控制电压。例如，第一换流器120-1的输出端可耦接至第一场效应晶体管104-1的栅极触点112-1，并且，第二换流器120-2的输出端可耦接至第二场效应晶体管104-1的栅极触点112-2。另外，第一换流器120-1和第二换流器120-2 (或更精确地，其供电端子)可耦接至传输门100的接地端子122，使得第一换流器120-1的供电电压被定义为第一传输路径端子102-1处的电压和接地端子122处的电压之间的电压差，并使得第二换流器120-2的供电电压被定义为第二传输路径端子102-2处的电压和接地端子122处的电压之间的电压差。
此外，第一换流器120-1 (或更精确地，第一换流器120-1的输入端)和第二换流器120-2 (或更精确地，第二换流器120-2的输入端)可耦接至传输门100的控制端子124。第一换流器120-1可被构造为，基于控制端子124处的电压(或取决于此)，在第一传输路径端子102-1处的电压和接地端子122处的电压之间切换用于第一场效应晶体管104-1的栅极触点112-1的控制电压。第二换流器120-2可被构造为，基于控制端子124处的电压(或取决于此)，在第二传输路径端子102-2处的电压和接地端子122处的电压之间切换用于第二场效应晶体管104-2的栅极触点112-2的控制电压。在一些实施方式中，可由第一传输路径端子102-1处的电压(输入电压)对第一换流器120-1供电，并接地端子122处的电压可被用作负供电电压。这样，(第一换流器120-1的)输出端处的逻辑0被定义为接地端子122处的电压，并输出端处的逻辑I被定义为第一传输路径端子102-1处的电压。第二换流器120-2可由第二传输路径端子102-2处的电压(输出电压)供电，并且接地端子122处的电压可被用作负供电电压。这样，(第二换流器120-2的)输出端处的逻辑0被定义为接地端子122处的电压，并且输出端处的逻辑I被定义为第二传输路径端子102-2处的电压。此外,在一些实施方式中，第一场效应晶体管104-1和第二场效应晶体管104-2中的至少一个的体积触点可任选地，但是并非必须地，连接至在第一场效应晶体管104-1的沟道和第二场效应晶体管104-2的沟道之间电连接的节点128。此外，如图7所示，第一场效应晶体管104-1的体积触点和第二场效应晶体管104-2的体积触点，或第一场效应晶体管104-1和第二场效应晶体管104-2的共用体积触点126可任选地，但并非必须地，连接至在第一场效应晶体管104-1的沟道和第二场效应晶体管104-2的沟道之间电连接的节点128。在一些实施方式中，第一场效应晶体管104-1的第一沟道触点130-1和第二场效应晶体管104-2的第二沟道触点130-2可直接耦接至在第一场效应晶体管104-1的沟道和第二场效应晶体管104-2的沟道之间电连接的节点128。图7所示的传输门100可任选地，但并非必须地包括并联连接至串联连接的第一场效应晶体管104-1和第二场效应晶体管104-2的第三场效应晶体管104-3。第三场效应晶体管104-3的沟道耦接在第一传输路径端子102-1和第二传输路径端子102-2之间。在一些实施方式中，第三场效应晶体管104-3是与第一场效应晶体管104-1和第二场效应晶体管104-2互补的场效应晶体管。在此情况中，控制电路110可被构造为提供用于第三场效应晶体管104-3的栅极触点112-3的控制电压，使得用于第三场效应晶体管104-3的栅极触点112-3的控制电压与用于第一场效应晶体管104-1的栅极触点112-1的控制电压和用于第二场效应晶体管104-2的栅极触点112-2的控制电压互补。在一些实施方式中,第一场效应晶体管104-1和第二场效应晶体管104-2可以为p沟道M0SFET，第三场效应晶体管104-3可以为n沟道MOSFET (MOSFET=金属氧化物半导体场效应晶体管)。另外，第一 P沟道MOSFET 104-1和第二 p沟道MOSFET 104-2可具有N阱，其中，体积触点126可以为N阱的触点。或者，p沟道MOSFET 104-1和第二 p沟道MOSFET104-2可具有共同的N阱。在图7所示的传输门100的以下描述中，假设第一场效应晶体管104-1和第二场 效应晶体管104-2为p沟道M0SFET，假设第三场效应晶体管104-3为n沟道M0SFET。此外，这两个p沟道MOSFET优选地，但并非必须地为N阱132电连接至内P扩散(inner P-diffusion)的低压器件。所使用的技术可以为p型体积(p-type bulk)。图8示出了图7中所示的传输门100的输入电压功能范围的示图。纵坐标描述了输入电压范围，或者换而言之，低压传输路径端子102-1处的电压。当输入电压等于两个p沟道MOSFET 104-1和104-2的阈值电压142 (Vthpmos)时，这两个p沟道MOSFET 104-1和104-2的工作区域开始，并且，当输入电压等于供电电压和n沟道MOSFET 104-3的阈值电压之间的差144 (SuppIy_voltage-Vthnmos)时，n沟道MOSFET 104-3的工作区域结束。在一些实施方式中，供电电压或外部电压(传输门100的控制端子124处的电压)为高压，例如在IV和7V之间，或在IV和12V之间，或甚至在1.6V和700V之间。此外，第一传输路径端子102-1处的电压(输入电压)或第二传输路径端子102-2处的电压(输出电压)可以是高达600mV的电压。已经发现，随着供电电压的降低，在供电电压(或控制电压)为中压/高压的同时，越来越普遍地具有用于低压构建块使用模拟电压。两个p沟道MOSFET 104-1和104_2优选地，但并非必须地为薄栅氧化物器件(例如低阈值电压器件)。因此，例如，与图4所示的扩展p沟道MOSFET 104-1和104-2的工作区域的传统传输门10相比，两个p沟道MOSFET 104-1和104-2包括更低的阈值电压(Vth )。此外，在接通状态中，用第一传输路径端子102-1和/或第二传输路径端子102-2处的电压(输入电压和/或输出电压)对两个P沟道MOSFET 104-1和104-2的N阱132施加偏压。减小或甚至最小化体积效应，这会导致两个P沟道MOSFET 104-1和104-2的阈值电压(Vthpmos)的进一步减小(或者换而言之，导致两个p沟道MOSFET 104-1和104-2的工作区域扩展)。图9示出了图7所示的具有两个p沟道MOSFET 104-1和104-2的限定漏极触点(D)和源极触点(S)的传输门100的等效电路。两个p沟道MOSFET 104-1和104-2的沟道触点106-1和106-2被定义为源极触点(S)，其中，第二沟道触点130-1和130-2被定义为漏极触点(D)。图10示出了第一传输路径端子102-1、控制端子124、第一 p沟道MOSFET 104-1的栅极触点112-1、N阱132、第二 p沟道MOSFET 104-2的栅极触点112-2和第二传输路径端子102-2处的电压电平的示图。纵坐标描述了电压电平，横坐标描述了时间。此外，在图10中，时间被分成三个用T1、T2和T3表示的时间间隔。图10示出了时间间隔Tl和T2内的断开状态下以及时间间隔T2内的接通状态下的传输门100的电压电平。在传输门100的接通状态下(时间间隔T2)，第一p沟道MOSFET 104-1包括等于第一传输路径端子处的电压(输入电压)的栅极-源极电压(Vgs)，第二 p沟道MOSFET 104-2包括等于第二传输路径端子102-2处的电压(输出电压)的栅极-源极电压(Vgs)。换而言之，如果第一传输路径端子102-1处的电压(输入电压)大于第一 p沟道MOSFET 104-1的阈值电压或者第二传输路径端子102-2处的电压(输出电压)大于第二 p沟道MOSFET 104-2的阈值电压，则传输门100通过最小体积效应起作用(接通状态)，并且，N阱132、第一传输路径端子102-1 (输入)和第二传输路径端子102-2 (输出)被连接。此外，对于低于两个p沟道MOSFET 104_1和104_2的阈值电压的电压，传输门100 的功能性由n沟道MOSFET 104-3 (至少在大多数情况中)确保。在传输门100断开的状态中，第一p沟道MOSFET 104_1的栅极-源极电压(Vgs)等于第一传输路径端子102-1处的电压减去第二传输路径端子102-2处的电压(Vgs=input_voltage_output_voltage),并且,第二 p 沟道 MOSFET 104-2 的栅极-源极电压(Vgs)等于第二传输路径端子102-2处的电压减去第一传输路径端子102-1处的电压(VgS=0utput_voltage-input_voltage)0这意味着,在任何情况中，两个p沟道MOSFET 104-1或104-2中的至少一个具有正的栅极-源极电压(Vgs)。如果两个p沟道MOSFET 104-1或104-2中的一个在传输门100断开的状态期间由于栅极-源极电压(Vgs)大于其阈值电压(Vgs >Vthpmos)而被导通，则对N阱132充电。然而，在任何情况中，两个p沟道MOSFET 104-1或104-2中的第二个具有小于零的栅极-源极电压(Vgs)，并由此断开。另外，在传输门100断开的状态中，N阱132将通过p沟道MOSFET源极处的PN结偏压。如果第一传输路径端子102-1处的电压或第二传输路径端子102-2处的电压大于N阱电压(超出PN结的阈值电压(Vth_pn))，则正向PN 二极管(例如p沟道MOSFET源极处)对N阱132充电。如果第一传输路径端子102-1处的电压和/或第二传输路径端子102-2处的电压减去PN结的阈值电压小于N阱电压，则n阱126将是浮动的。在此情况中，诸如齐纳二极管或串联二极管的箝位元件可被用来避免损坏或闩锁效应。甚至漏泄电路也可被用来始终对N阱132加偏压。换而言之，如上所述，这里描述的实施方式提供了一种传输门100,其具有与浮动N阱132连接的交叉自供电p沟道MOSFET (104-1和104-2)，浮动N阱132使得可以在任何情况中和在任何电压下不使用低压而仅使用主供电电压(控制端子124处的电压)来封闭传输门100(例如使传输门100处于断开状态或高阻抗状态)，并使N阱132自偏压，从而允许产生最小体积效应。根据这里描述的实施方式的传输门100使用可用的技术，即低压装置和体积控制，尽管控制电压(或者换而言之，控制端子124处的电压)为高压。此外，传输门100的一些实施方式不使用偏压/偏流，并且不消耗任何功率。然而，也可设计不满足这些标准的实施方式。此外，传输门100具有较小的复杂度。与图4所示的传统传输门10相比，传输门100仅使用额外的换流器，以用高压(例如外部非常规电压)执行低压控制，使得该实施也适用于加电块(power-up block)实施。因为使用两个低压p沟道MOSFET 104-1和104-2，所以传输门100所需的面积与图4中所示的传统传输门10所需的面积相当。另外，根据这里描述的实施方式的概念的传输门100可用作通用解决方案。图11示出了根据一个实施方式的图7和图9所示的第一换流器120-1和第二换流器120-2的可能实现方式的等效电路。图11所示的换流器120是包括第一 n沟道MOSFET150-1、第二 n 沟道 MOSFET 150-2、第一 p 沟道 MOSFET 152-1、第二 p 沟道 MOSFET 152-2、换流器156、控制端子154、输出端子158、接地端子122和供电端子(supply terminal>148的电平转换器。第一 n沟道MOSFET 150-1和第一 p沟道MOSFET 152-1 (或更精确地，其沟道)串联连接在电源端子148和接地端子122之间，使得第一 n沟道MOSFET 150-1的第一沟道触点耦接至接地端子122，并且，第一 p沟道MOSFET 152-1的第一沟道触点耦接至供电端子 148。第二 n沟道MOSFET 150-2和第二 p沟道MOSFET 152-2串联连接在电源端子148和接地端子122之间，使得第二 n沟道MOSFET 150-2的第一沟道触点耦接至接地端子122，并且，第二 P沟道MOSFET 152-2的第一沟道触点耦接至供电端子148。第一 n沟道MOSFET 150-1的栅极触点耦接至控制端子154，第二 n沟道MOSFET150-2的栅极触点经由换流器156耦接至控制端子154。因此，第一 n沟道MOSFET 150-1的栅极触点处的电压与第二 n沟道MOSFET 150-2的栅极触点处的电压互补。以在第二 n沟道MOSFET 150-2的第二沟道触点和第二 p沟道MOSFET 152-2的第二沟道触点之间电连接的节点处的电压为基础，对第一 p沟道MOSFET 152-1的栅极触点供电。或者更精确地，以第二 n沟道MOSFET 150-2或第二 p沟道MOSFET 152-2的第二沟道触点处的电压为基础，对第一 P沟道MOSFET 152-1的栅极触点供电。以在第一 n沟道MOSFET 150-1的第二沟道触点和第一 p沟道MOSFET 152-1的第二沟道触点之间电连接的节点处的电压为基础，对第二 p沟道MOSFET 152-2的栅极触点供电。或者更精确地，以第一 n沟道MOSFET 150-1或第一 p沟道MOSFET 152-1的第二沟道触点处的电压为基础，对第二 P沟道MOSFET 152-2的栅极触点供电。此外，输出端子158耦接至在第一 n沟道MOSFET 150-1的第二沟道触点和第一 p沟道MOSFET 152-2的第二沟道触点之间电连接的节点。另外，例如如图5所示，输出端子158可耦接至第一场效应晶体管104-1的栅极触点112-1或耦接至第二场效应晶体管104-2的栅极触点112-2。例如如图7所示，供电端子148可耦接至第一传输路径端子102-1或耦接至第二传输路径端子102-2。两个n沟道MOSFET 150-1和150-2以及换流器156为中压器件，S卩，其可由外部电压(传输门100的控制端子124处的电压)控制或对其直接供电。两个P沟道MOSFET 152-1和152-2为低压器件，只要供电端子148处的电压(输入/输出电压)大于两个p沟道MOSFET152-1 和 152-2 的阈值电压(input/output_voltage > Vthpmos_lowvoltage),这两个 p 沟道MOSFET 152-1和152-2便可起作用。在任何条件中确保输出端子158处的逻辑0，并且，仅当供电端子148处的输入电压和/或输出电压大于P沟道MOSFET 152-1和152-2的阈值电压时(input/output_voltage > Vthpmos_lowvoltage),输出端子158处的逻辑I是可用的。在所有其他条件中，电平转换器120由于以下事实而不消耗任何功率供电端子148处的输入电压和/或输出电压小于两个p沟道MOSFET 152-1和152-2的阈值电压(input/output_voltage< Vthpmos_lowvoltage),因此,没有电流流入电平转换器120。其他实施方式提供了用于建立传输路径的装置，其包括用于接触传输路径的第一装置和用于接触传输路径的第二装置；串联连接的第一切换用装置和第二切换用装置，其中，第一切换用装置的切换路径和第二切换用装置的切换路径串联耦接在用于接触传输路径的第一装置和用于接触传输路径的第二装置之间，使得第一切换用装置的切换路径耦接至用于接触传输路径的第二装置且第二切换用装置的切换路径耦接至用于接触传输路径的第一装置；以及用于提供控制第一切换用装置的控制电压和控制第二切换用装置的控制电压的装置，其中，在用于建立传输路径的装置断开的状态中，控制第一切换用装置的控制电压以用于接触传输路径的第二装置处的电压为基础，并且其中，在用于建立传输路径的装置断开的状态中，控制第二切换用装置的控制电压以用于接触传输路径的第一装置处的电压为基础。
此外，这些实施方式提供了一种控制用于选择性地建立传输路径的传输门的方法。传输门包括第一传输路径端子、第二传输路径端子以及串联连接的第一场效应晶体管和第二场效应晶体管。第一场效应晶体管的沟道和第二场效应晶体管的沟道串联地耦接在第一传输路径端子和第二传输路径端子之间，使得第一场效应晶体管的沟道触点耦接至第二传输路径端子且第二场效应晶体管的沟道触点耦接至第一传输路径端子。控制用于选择性地建立传输路径的传输门的方法包括以下步骤提供用于第一场效应晶体管的栅极触点的控制电压并提供用于第二场效应晶体管的栅极触点的控制电压。在传输门断开的状态下，以第一传输路径端子处的电压为基础，提供用于第一场效应晶体管的栅极触点的控制电压，并且其中，在传输门断开的状态下，以第二传输路径端子处的电压为基础，提供用于第二场效应晶体管的栅极触点的控制电压。诸如“第一”、“第二”等的术语用来描述各种元件、区域、部分等，并非旨在是限制性的。相似的术语在说明书中表示相似的元件。如这里使用的，术语“具有”、“包含(containing)”、“包括(including)”、“包括(comprising)”等是开放的术语,其表示存在所述元件或特征,但是并不排除其他元件或特征。冠词“一个(a)”、“一个(an)”和“这个(the)”旨在包括复数和单数形式，除非上下文
另有明确表不。应理解，可将这里描述的各种实施方式的特征彼此组合，除非另外特别说明。尽管这里已经示出并描述了特定实施方式，但本领域的普通技术人员将理解，在不背离本发明的范围的前提下，可用各种替代的和/或等价的实现方式代替所示和所述的特定实施方式。本申请旨在覆盖本文讨论的特定实施方式的任何修改或变化。因此，本发明旨在仅由权利要求书及其等价物限制。
权利要求
1.一种用于选择性地建立传输路径的传输门，所述传输门包括 第一传输路径端子和第二传输路径端子； 串联连接的第一场效应晶体管和第二场效应晶体管，其中，所述第一场效应晶体管的沟道和所述第二场效应晶体管的沟道在所述第一传输路径端子和所述第二传输路径端子之间串联地耦接，使得所述第一场效应晶体管的沟道触点耦接至所述第二传输路径端子且所述第二场效应晶体管的沟道触点耦接至所述第一传输路径端子；以及 控制电路，被构造为，提供用于所述第一场效应晶体管的栅极触点的控制电压和用于所述第二场效应晶体管的栅极触点的控制电压，使得用于所述第一场效应晶体管的所述栅极触点的所述控制电压在所述传输门断开的状态下以所述第一传输路径端子处的电压为基础，并使得用于所述第二场效应晶体管的所述栅极触点的所述控制电压在所述传输门断开的状态下以所述第二传输路径端子处的电压为基础。
2.根据权利要求I所述的传输门，其中，所述控制电路被构造为，在所述传输门接通的状态下，基于所述传输门的接地端子处的电压而提供用于所述第一场效应晶体管的所述栅极触点的所述控制电压和用于所述第二场效应晶体管的所述栅极触点的所述控制电压。
3.根据权利要求2所述的传输门，其中，所述控制电路被构造为，基于所述传输门的控制端子处的电压，在所述第一传输路径端子处的电压和所述接地端子处的电压之间切换用于所述第一场效应晶体管的所述栅极触点的所述控制电压，并基于所述传输门的控制端子处的电压，在所述第二传输路径端子处的电压和所述接地端子处的电压之间切换用于所述第二场效应晶体管的所述栅极触点的所述控制电压。
4.根据权利要求I所述的传输门，其中，所述控制电路包括第一换流器和第二换流器，其中，所述第一换流器耦接至所述第一传输路径端子，使得基于所述第一传输路径端子处的电压对所述第一换流器供电，并且其中，所述第二换流器耦接至所述第二传输路径端子，使得基于所述第二传输路径端子处的电压对所述第二换流器供电，其中，所述第一换流器被构造为提供用于所述第一场效应晶体管的所述栅极触点的控制电压，并且其中，所述第二换流器被构造为提供用于所述第二场效应晶体管的所述栅极触点的控制电压。
5.根据权利要求4所述的传输门，其中，所述控制电路的所述第一换流器和所述第二换流器还耦接至所述传输门的接地端子，使得所述第一换流器的供电电压被定义为所述第一传输路径端子处的电压和所述接地端子处的电压之间的电压差，并使得所述第二换流器的供电电压被定义为所述第二传输路径端子处的电压和所述接地端子处的电压之间的电压差。
6.根据权利要求4所述的传输门，其中，所述控制电路的所述第一换流器和所述第二换流器耦接至所述传输门的所述控制端子，使得所述第一换流器基于所述控制端子处的电压而在所述第一传输路径端子处的电压和所述接地端子处的电压之间切换用于所述第一场效应晶体管的所述栅极触点的所述控制电压，并使得基于所述控制端子处的电压，而在所述第二传输路径端子处的电压和所述接地端子处的电压之间切换用于所述第二场效应晶体管的所述栅极触点的所述控制电压。
7.根据权利要求I所述的传输门，其中，所述第一场效应晶体管和所述第二场效应晶体管中的至少一个的体积触点连接至在所述第一场效应晶体管的所述沟道和所述第二场效应晶体管的所述沟道之间电连接的节点。
8.根据权利要求I所述的传输门，其中，所述第一场效应晶体管的体积触点和所述第二场效应晶体管的体积触点连接至在所述第一场效应晶体管的所述沟道和所述第二场效应晶体管的所述沟道之间电连接的节点。
9.根据权利要求I所述的传输门，还包括并联连接至串联连接的所述第一场效应晶体管和所述第二场效应晶体管的第三场效应晶体管，其中，所述第三场效应晶体管的沟道耦接在所述第一传输路径端子和所述第二传输路径端子之间。
10.根据权利要求8所述的传输门，其中，所述第三场效应晶体管是与所述第一场效应晶体管和所述第二场效应晶体管互补的场效应晶体管，并且其中，所述控制电路被构造为提供用于所述第三场效应晶体管的栅极触点的控制电压，使得用于所述第三场效应晶体管的所述栅极触点的所述控制电压与用于所述第一场效应晶体管的所述栅极触点的所述控制电压和用于所述第二场效应晶体管的所述栅极触点的所述控制电压互补。
11.一种用于选择性地建立传输路径的传输门，包括 第一传输路径端子和第二传输路径端子；以及 串联连接的第一场效应晶体管和第二场效应晶体管，其中，所述第一场效应晶体管的沟道和所述第二场效应晶体管的沟道在所述第一传输路径端子和所述第二传输路径端子之间串联地耦接，使得所述第一场效应晶体管的沟道触点耦接至所述第二传输路径端子且所述第二场效应晶体管的沟道触点耦接至所述第一传输路径端子； 其中，所述第一场效应晶体管和所述第二场效应晶体管中的至少一个的体积触点连接至在所述第一场效应晶体管的所述沟道和所述第二场效应晶体管的所述沟道之间电连接的节点。
12.根据权利要求11所述的传输门，其中，所述第一场效应晶体管的体积触点和所述第二场效应晶体管的体积触点连接至在所述第一场效应晶体管的所述沟道和所述第二场效应晶体管的所述沟道之间电连接的节点。
13.根据权利要求11所述的传输门，还包括控制电路，其被构造为，提供用于所述第一场效应晶体管的栅极触点的控制电压和用于所述第二场效应晶体管的栅极触点的控制电压，使得用于所述第一场效应晶体管的所述栅极触点的所述控制电压在所述传输门断开的状态下以所述第一传输路径端子处的电压为基础，并使得用于所述第二场效应晶体管的所述栅极触点的所述控制电压在所述传输门断开的状态下以所述第二传输路径端子处的电压为基础。
14.根据权利要求13所述的传输门，其中，所述控制电路被构造为，在所述传输门接通的状态下，基于所述传输门的接地端子处的电压而提供用于所述第一场效应晶体管的所述栅极触点的控制电压和用于所述第二场效应晶体管的所述栅极触点的控制电压。
15.根据权利要求14所述的传输门，其中，所述控制电路被构造为，基于所述传输门的控制端子处的电压在所述第一传输路径端子处的电压和所述接地端子处的电压之间切换用于所述第一场效应晶体管的所述栅极触点的所述控制电压，并基于所述传输门的控制端子处的电压在所述第二传输路径端子处的电压和所述接地端子处的电压之间切换用于所述第二场效应晶体管的所述栅极触点的所述控制电压。
16.根据权利要求11所述的传输门，还包括并联连接至串联连接的所述第一场效应晶体管和所述第二场效应晶体管的第三场效应晶体管，其中，所述第三场效应晶体管的沟道耦接在所述第一传输路径端子和所述第二传输路径端子之间。
17.根据权利要求16所述的传输门，其中，所述第三场效应晶体管是与所述第一场效应晶体管和所述第二场效应晶体管互补的场效应晶体管，并且其中，所述控制电路被构造为提供用于所述第三场效应晶体管的所述栅极触点的控制电压，使得用于所述第三场效应晶体管的所述栅极触点的所述控制电压与用于所述第一场效应晶体管的所述栅极触点的所述控制电压和用于所述第二场效应晶体管的所述栅极触点的所述控制电压互补。
18.—种用于选择性地建立传输路径的传输门,所述传输门包括 第一传输路径端子和第二传输路径端子； 串联连接的第一场效应晶体管和第二场效应晶体管，其中，所述第一场效应晶体管的沟道和所述第二场效应晶体管的沟道在所述第一传输路径端子和所述第二传输路径端子之间串联地耦接，使得所述第一场效应晶体管的沟道触点耦接至所述第二传输路径端子且所述第二场效应晶体管的沟道触点耦接至所述第一传输路径端子，其中，所述第一场效应晶体管的体积触点和所述第二场效应晶体管的体积触点连接至在所述第一场效应晶体管的所述沟道和所述第二场效应晶体管的所述沟道之间电连接的节点； 第三场效应晶体管，并联连接至串联连接的所述第一场效应晶体管和所述第二场效应晶体管，其中，所述第三场效应晶体管的沟道耦接在所述第一传输路径端子和所述第二传输路径端子之间，其中，所述第三场效应晶体管是与所述第一场效应晶体管和所述第二场效应晶体管互补的场效应晶体管；以及 第一换流器和第二换流器，其中，所述第一换流器耦接至所述第一传输路径端子，使得基于所述第一传输路径端子处的电压对所述第一换流器供电，并且其中，所述第二换流器耦接至所述第二传输路径端子，使得基于所述第二传输路径端子处的电压对所述第二换流器供电，其中，所述第一换流器被构造为提供用于所述第一场效应晶体管的栅极触点的控制电压，并且所述第二换流器被构造为提供用于所述第二场效应晶体管的栅极触点的控制电压。
19.根据权利要求18所述的传输门，其中，所述第一换流器和所述第二换流器还耦接至所述传输门的接地端子，使得所述第一换流器的供电电压被定义为所述第一传输路径端子处的电压和所述接地端子处的电压之间的电压差，并使得所述第二换流器的供电电压被定义为所述第二传输路径端子处的电压和所述接地端子处的电压之间的电压差。
20.根据权利要求19所述的传输门，其中，所述第一换流器和所述第二换流器耦接至所述传输门的控制端子，使得所述第一换流器基于所述控制端子处的电压，在所述第一传输路径端子处的电压和所述接地端子处的电压之间切换用于所述第一场效应晶体管的所述栅极触点的所述控制电压，并使得基于所述控制端子处的电压，在所述第二传输路径端子处的电压和所述接地端子处的电压之间切换用于所述第二场效应晶体管的所述栅极触点的所述控制电压。
21.根据权利要求20所述的传输门，其中，所述第三场效应晶体管的栅极触点耦接至所述控制端子，使得用于所述第三场效应晶体管的所述栅极触点的控制电压与所述第一场效应晶体管的所述栅极触点的所述控制电压和所述第二场效应晶体管的所述栅极触点的所述控制电压互补。
22.—种用于建立传输路径的传输门,包括用于接触所述传输路径的第一装置； 用于接触所述传输路径的第二装置； 串联连接的第一切换用装置和第二切换用装置，其中，所述第一切换用装置的切换路径和所述第二切换用装置的切换路径在用于接触所述传输路径的所述第一装置和用于接触所述传输路径的所述第二装置之间串联地耦接，使得所述第一切换用装置的所述切换路径耦接至用于接触所述传输路径的所述第二装置，并且所述第二切换用装置的所述切换路径耦接至用于接触所述传输路径的所述第一装置；以及 用于提供控制所述第一切换用装置的控制电压和控制所述第二切换用装置的控制电压的装置，其中，在用于建立所述传输路径的所述装置断开的状态下，控制所述第一切换用装置的所述控制电压以用于接触所述传输路径的所述第二装置处的电压为基础，并且其中，在用于建立所述传输路径的所述装置断开的状态下，控制所述第二切换用装置的所述控制电压以用于接触所述传输路径的所述第一装置处的电压为基础。
23.—种控制用于选择性地建立传输路径的传输门的方法，其中，所述传输门包括第一传输路径端子、第二传输路径端子以及串联连接的第一场效应晶体管和第二场效应晶体管，其中，所述第一场效应晶体管的沟道和所述第二场效应晶体管的沟道在所述第一传输路径端子和所述第二传输路径端子之间串联地耦接，使得所述第一场效应晶体管的沟道触点耦接至所述第二传输路径端子且所述第二场效应晶体管的沟道触点耦接至所述第一传输路径端子，所述方法包括 提供用于所述第一场效应晶体管的栅极触点的控制电压，使得在所述传输门断开的状态下，以所述第一传输路径端子处的电压为基础，提供用于所述第一场效应晶体管的所述栅极触点的控制电压；以及 提供用于所述第二场效应晶体管的栅极触点的控制电压，使得在所述传输门断开的状态下，以所述第二传输路径端子处的电压为基础，提供用于所述第二场效应晶体管的所述栅极触点的控制电压。
全文摘要
本发明公开了一种传输门，其包括第一传输路径端子和第二传输路径端子、串联连接的第一场效应晶体管(FET)和第二场效应晶体管，以及控制电路。第一FET和第二FET的沟道在第一传输路径端子和第二传输路径端子之间串联地耦接，使得第一FET的沟道触点耦接至第二传输路径端子且第二FET的沟道触点耦接至第一传输路径端子。控制电路被构造为，提供用于第一FET的栅极触点的控制电压并提供用于第二FET的栅极触点的控制电压，使得用于第一FET的栅极触点的控制电压在传输门断开的状态下以第一传输路径端子处的电压为基础，并使得用于第二FET的栅极触点的控制电压在传输门断开的状态下以第二传输路径端子处的电压为基础。
文档编号H03K19/0185GK102761327SQ20121013541
公开日2012年10月31日 申请日期2012年5月2日 优先权日2011年4月29日
发明者贾科莫·库拉托洛 申请人:英飞凌科技股份有限公司