一种低功耗高压驱动电路及其使用的双向P型开关管制造技术

本发明专利技术公开了一种低功耗高压驱动电路及其使用的双向P型开关管。双向P型开关管因为具有两个左右对称的漂移区和较薄的场氧作为栅氧化层，所以该开关管可以实现高效率耐高压双向传输。低功耗高压驱动电路采用在传统高压驱动电路的输出端加了一个本发明专利技术的双向P型开关管，并在系统应用时外接一个电容C。通过双向P型开关管的开启，使传统高压驱动电路对外接电容C充电，再由充完电的电容C对高压驱动电路放电，使其工作，从而减少了整个电路的能量损耗。本发明专利技术与现有技术相比，有效的提高了整个电路的能量恢复效率，同时减少了整个电路的能量损耗。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及PDP驱动芯片用的高压驱动电路以及其内部使用的双向P型开关管(DPLDMOS, Dual-channel P-type Lateral Double-diffused Metal OxideSemiconductor)。
技术介绍
平板显示器具有完全平面化、轻、薄、省电等特点，符合未来图像显示器发展的必 然趋势，近年来发展迅猛。作为在21世纪仍被广泛使用的主流平板显示技术之一，等离子技术其实已经走过了 80多年的历程。全球第一台等离子显示设备诞生于1964年的美国。由于等离子技术自身具有的巨大优势，其在各领域迅速得到了长足发展，其中PDP等离子电视就是ー个方面。在平板电视领域，等离子技术较液晶技术更优秀。从技术原理角度，等离子技术在多方面超越液晶，更适合作为电视使用。比如在屏幕的响应时间方面，等离子是微秒级(百万分之一秒)，液晶处于毫秒级(千分之一秒)，所以，等离子电视播放快速变化的画面时不存在“拖影现象”;在顔色的表现カ上，等离子电视迄今最高可以达到5490亿色，而液晶只可以达到10. 7亿色，因此等离子画面的真实度更胜ー筹。在各类显示电路系统中，高压驱动电路是比较关键的部分，出色的驱动电路甚至可以弥补显示屏的性能缺陷，提高显示效果。高压驱动电路包括寻址驱动电路、扫描驱动电路和维持驱动电路等。彩色PDP是电容性显示器件，它的工作波形主要是脉冲电压信号。虽然显示屏的寄生电容并不消耗能量，但是它们的充电与放电将导致在电路的电阻及电极引线电阻中存在能量耗损。这样系统的功耗会大幅増加，并且与如今社会提倡绿色节能环保相违背。芯片功耗主要包括逻辑部分功耗和高压驱动功耗部分。一般要求逻辑部分功耗小于20mW，高压部分功耗小于200mW。随着芯片输出路数的増加以及频率的提高，功耗也显著増加，高压部分的功耗已经远大于200mW。由于显示器件长期工作在高压状态，功耗过大会导致电路过热，引起系统不稳定。能量恢复技术在彩色显示系统的低功耗驱动方面已占据了非常重要的地位，不使用能量恢复的驱动系统已经几乎不能安全工作。为了減少能量损耗，提高系统可靠性，能量恢复技术已被所有的彩色PDP等电路系统所采用。最初，能量恢复技术只是应用于维持驱动电路，但随着寻址速度的不断提高，寻址驱动电路的功耗已经比较显著了，因此，近年来寻址驱动电路也逐渐开始采用能量恢复技木。另外，由于能量恢复电路技术比较成熟，芯片制造商们开始将原做在系统中的能量恢复技术使用在芯片内，以提高降低功耗的效率，简化系统。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是现有技术中存在的问题，为了解决存在的问题，本专利技术设计了ー种双向P型开关管和采用这种开关管设计的低功率高压驱动电路。本专利技术为解决以上技术问题，采用以下技术方案 一种双向P型开关管，该双向P型开关管包括ー个P型衬底，在P型衬底上设有N型埋层，在N型埋层的两端设有两个对称的N型外延层，在所述两个N型外延层之间形成N型阱，在N型阱内设有左右対称的第一 P型漂移区、第二 P型漂移区，在第一 P型漂移区内设有第一 P型阱，在第一 P型阱上设有P型源，在第二 P型漂移区内设有第二 P型阱，在第二 P型阱上设有P型漏； 在N型阱位于第一 P型漂移区、第二 P型漂移区的上方设有第一场氧化层，在N型阱两端靠近N型外延层的位置分别对称设有第一 N型接触孔、第二 N型接触孔；所述第一、第二N型接触孔，P型源，P型漏以及第ー场氧化层在同一水平面上并且彼此隔离； 在P型源延续至第一场氧化层之间设有第二场氧化层，在P型漏延续至第一场氧化层之间设有第三场氧化层；在卩型源延续至第一N型接触孔之间设有第四场氧化层；*P型漏 延续至第二N型接触孔之间设有第五场氧化层； 在第一场氧化层、第二场氧化层、第三场氧化层的上方设有多晶娃栅；在多晶娃栅、第一 N型接触孔、在第二 N型接触孔、P型源、P型漏上均连接有金属引线； 在P型源、P型漏、第一至第二 N型接触孔、第二至第五场氧化层以及多晶硅栅的上方设有介质氧化层。进ー步的，本专利技术的一种双向P型开关管，第一场氧化层作为栅氧化层，其厚度均小于第二场氧化层、第三场氧化层、第四场氧化层、第五场氧化层。 ー种采用本专利技术的双向P型开关管在高压驱动电路中的应用，在传统高压驱动电路的输出端连接ー个如权利要求I所述的双向P型开关管，并在系统应用吋，将多个相同高压驱动电路中的双向P型开关管的漏极分别与公共端EC的一端连接，所述公共端EC的另一端连接ー个共享电容C后接地；通过双向P型开关管的开启，使传统高压驱动电路对外接电容C充电，再由充完电的共享电容C对高压驱动电路放电，使高压驱动电路工作，从而减少整个高压驱动电路的能量损耗。本专利技术还提出ー种包含该双向P型开关管的低功耗高压驱动电路，所述低功耗高压驱动电路包括电平转换级、缓冲级、输出级以及控制电路；所述电平转换级的输出端与所述缓冲级的输入端连接，所述缓冲级的输出端、所述控制电路的输出端均与所述输出级的输入端连接；其中， 所述电平转换级由第一 P型LDMOS晶体管、第二 P型LDMOS晶体管、第一 N型LDMOS晶体管和第二 N型LDMOS晶体管组成； 其中第一 P型LDMOS晶体管的源极和衬底、第二 P型LDMOS晶体管的源极和衬底均与电源VPP连接，第一 P型LDMOS晶体管的漏极、第一 N型LDMOS晶体管的漏极分别与第一高压输出点QSl连接，第二 P型LDMOS晶体管的漏极、第二 N型LDMOS晶体管的漏极分别与第ニ高压输出点QS2连接；第一 P型LDMOS晶体管的栅极与第二高压输出点QS2连接，第二 P型LDMOS晶体管的栅极与第一高压输出点QSl连接； 第一 N型LDMOS晶体管源极和衬底、第二 N型LDMOS晶体管的源极和衬底均接地，第一N型LDMOS晶体管的栅极连接第一控制信号LVl，第二 N型LDMOS晶体管的栅极连接第二控制信号LV2 ； 所述缓冲级由第三P型LDMOS晶体管和第三N型LDMOS晶体管组成，其中所述第三P型LDMOS晶体管的源极和衬底均与电源VPP连接，第三P型LDMOS晶体管的栅极与电平转换级的输出信号即第二高压输出点QS2连接，第三P型LDMOS晶体管的漏极与第三N型LDMOS晶体管的漏极连接；所述第三N型LDMOS晶体管的源极和衬底均接地，第三N型LDMOS晶体管的栅极接第三控制信号LV3 ； 所述输出级由第四P型LDMOS晶体管、第四N型LDMOS晶体管、ー个输出端ロ，以及本专利技术的双向P型开关管DPLDMOS组成；其中第四P型LDMOS晶体管的源极与衬底均连接电源VPP,第四P型LDMOS晶体管的栅极与缓冲级的输出信号QS3连接，第四P型LDMOS晶体管的漏极分别与第四N型LDMOS晶体管的漏极、输出端ロ的一端以及双向P型开关管DPLDMOS的源极相连接； 第四N型LDMOS晶体管的栅极与第四控制信号LV4连接，第四N型LDMOS晶体管的源极和衬底均接地；所述输出端ロ的另一端与负载电容CL的一端连接 ，负载电容CL的另一端接地； 所述双向P型开关管的栅极接控制信号Q，双向P型开关管的衬底接电源VPP，所述双向P型开关管的漏极连接到高压驱动电路的公共端EC ;所述控制信号Q由控制电路产生; 所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双向P型开关管，其特征在于该双向P型开关管包括ー个P型衬底(I)，在P型衬底(I)上设有N型埋层(2)，在N型埋层(2)的两端设有两个对称的N型外延层(3)，在所述两个N型外延层(3)之间形成N型阱(4)，在N型阱(4)内设有左右対称的第一 P型漂移区(5)、第二 P型漂移区(6)，在第一 P型漂移区(5)内设有第一 P型阱(7)，在第一 P型阱(7)上设有P型源(9)，在第二 P型漂移区(6)内设有第二 P型阱(8)，在第二 P型阱(8)上设有P型漏(10)； 在N型阱(4)位于第一 P型漂移区(5)、第二 P型漂移区(6)的上方设有第一场氧化层(13)，在N型阱(4)两端靠近N型外延层的位置分别对称设有第一 N型接触孔(11)、第二 N型接触孔(12);所述第一、第二 N型接触孔，P型源(9)，P型漏(10)以及第ー场氧化层(13)在同一水平面上并且彼此隔离； 在P型源(9)延续至第一场氧化层(13)之间设有第二场氧化层(14)，在P型漏(10)延续至第一场氧化层(13)之间设有第三场氧化层(15);在P型源(9)延续至第一 N型接触孔(11)之间设有第四场氧化层(16);在P型漏(10)延续至第二 N型接触孔(12)之间设有第五场氧化层(17); 在第一场氧化层(13)、第二场氧化层(14)、第三场氧化层(15)的上方设有多晶娃栅(23);在多晶硅栅(23)、第一 N型接触孔(11)、在第二 N型接触孔(12)、P型源(9)、P型漏(10)上均连接有金属引线； 在P型源(9)、P型漏(10)、第一至第二 N型接触孔、第二至第五场氧化层以及多晶硅栅(23)的上方设有介质氧化层(24)。2.根据权利要求I所述的ー种双向P型开关管，其特征在于第一场氧化层(13)作为栅氧化层，其厚度均小于第二场氧化层(14)、第三场氧化层(15)、第四场氧化层(16)、第五场氧化层(17)。3.—种如权利要求I所述的双向P型开关管在高压驱动电路中的应用，其特征在于在传统高压驱动电路的输出端连接ー个如权利要求I所述的双向P型开关管，并在系统应用吋，将多个相同高压驱动电路中的双向P型开关管的漏极分别与公共端EC的一端连接，所述公共端EC的另一端连接ー个共享电容C后接地；通过双向P型开关管的开启，使传统高压驱动电路对外接电容C充电，再由充完电的共享电容C对高压驱动电路放电，使高压驱动电路工作，从而减少整个高压驱动电路的能量损耗。4.ー种包含如权利要求I所述的双向P型开关管的低功耗高压驱动电路，其特征在于，所述低功耗高压驱动电路包括电平转换级(I )、缓冲级(II)、输出级(III)以及控制电路(IV );其特征在于所述电平转换级(I )的输出端与所述缓冲级(II)的输入端连接，所述缓冲级(II)的输出端、所述控制电路(IV )的输出端均与所述输出级(III)的输入端连接；其中， 所述电平转换级(I )由第一 P型LDMOS晶体管、第二 P型LDMOS晶体管、第一 N型LDMOS晶体管和第二 N型LDMOS晶体管组成； 其中第一 P型LDMOS晶体管的源极和衬底、第二 P型LDMOS晶体管的源极和衬底均与电源VPP连接，第一 P型LDMOS晶体管的漏极、第一 N型LDMOS晶体管的漏极分别与第一高压输出点QSl连接，第二 P型LDMOS晶体管的漏极、第二 N型LDMOS晶体管的漏极...

【专利技术属性】
技术研发人员：易扬波，李海松，吴虹，张立新，
申请(专利权)人：苏州博创集成电路设计有限公司，
类型：发明
国别省市：