[發明專利]半導體開關電路

無效

• 申請號: 200710192805.0
• 申請日: 2007-11-20
• 公開（公告）號: CN101188414A
• 公開（公告）日: 2008-05-28
• 發明（設計）人: 木原秀之;鵜飼友弘;稻垣清貴
• 申請（專利權）人: 松下電器產業株式會社
• 主分類號: H03K17/687
• 分類號: H03K17/687
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 邸萬奎

本申請基于2006年11月20日提交的日本專利申請特愿第2006-313475，其說明書、附圖、摘要的內容全部包含于此作為參考。

技術領域

本發明涉及用于半導體集成電路的半導體開關電路，尤其涉及在低消耗電流下控制導通狀態和非導通狀態的半導體開關電路。

背景技術

作為連接個人計算機和周邊機器的接口(Interface)規格，USB(UniversalSerial?Bus)備受矚目。USB為使用兩根信號線來傳輸串行數據的方式，USB連接器被連接到用于數據的串行傳輸的第一和第二信號線以及用于供電的電源IC。

作為用于USB連接器等的半導體集成電路，使用半導體開關電路。作為模擬信號的開關單元，代表性的有使用MOS晶體管的半導體開關電路。作為以往的半導體開關電路，有專利文獻1所述的半導體開關電路。

圖1是專利文獻1所述的半導體開關電路的電路圖，而且是用于電源IC的模擬開關電路。

在圖1中，半導體開關電路10的結構包括：開關端子11和12；控制端子13和14；由源極被接地的N型MOS晶體管Q20a和N型MOS晶體管Q20b構成的電流鏡電路(current?mirror?circuit)Q20；對電流鏡電路Q20進行通電控制的用于供給電流的P型MOS晶體管Q21；被串聯連接到開關端子11和12之間的P型MOS晶體管Q22和Q23；以及在P型MOS晶體管Q22和Q23的柵極和源極之間所連接的電阻24。

說明如上構成的半導體開關電路10的動作。

P型MOS晶體管Q21和電流鏡電路Q20為對被串聯連接到開關端子11和12之間的P型MOS晶體管Q22和Q23的導通狀態/非導通狀態進行控制的控制系統。希望在開關端子11和12之間進行導通時，使施加到P型MOS晶體管Q21的柵極的控制端子14的控制信號為低電平。由此，P型MOS晶體管Q21導通(on)，漏極電流(drain?current)開始流過，該漏極電流通過由N型MOS晶體管Q20a和Q20b構成的電流鏡電路Q20被反射。由于N型MOS晶體管Q20b的漏極電位要通過電阻24引入P型MOS晶體管Q22和Q23的連接點的電流，所以P型MOS晶體管Q22和Q23的柵極電位變為0V。由此，P型MOS晶體管Q22和Q23變為導通狀態，能夠使信號在開關端子11和12之間通過，從而實現開關接通(switch-on)。

另一方面，希望使開關端子11和12之間處于非導通狀態時，使施加到P型MOS晶體管Q21的柵極的控制端子14的控制信號為高電平。由此，P型MOS晶體管Q21截止(off)，電流不流過P型MOS晶體管Q21的漏極上所連接的電流鏡電路Q20，并且電流鏡電路Q20截止。由于設置在開關端子11和12之間的P型MOS晶體管Q22和Q23的柵極通過電阻24都連接到N型MOS晶體管Q20b的源極，所以P型MOS晶體管Q22和Q23處于彼此反向地被串聯連接的狀態。因此，由于P型MOS晶體管Q22的寄生二極管D11和P型MOS晶體管Q23的寄生二極管D12處于彼此反向地被串聯連接的狀態，所以開關端子11和12之間變為非導通狀態而實現開關關斷(switch-off)。

在不設置電阻24的情況下，在開關關斷時P型MOS晶體管Q22和Q23的柵極不同時被連接到N型MOS晶體管Q20b的源極，P型MOS晶體管Q22和Q23的柵極會浮置(float)。也就是說，P型MOS晶體管根據P型MOS晶體管Q22和Q23的柵極電位導通或截止，處于不穩定的狀態。通過在P型MOS晶體管Q22和Q23的柵極和源極之間設置電阻24，實現P型MOS晶體管Q22和Q23彼此反向地被串聯連接的狀態，也就是實現寄生二極管D11和D12彼此反向地被串聯連接的狀態，從而謀求可靠地實現開關關斷時的非導通狀態。

然而，在這樣的以往的半導體開關電路中，為了使形成在開關端子11和12之間的P型MOS晶體管Q22和Q23導通，需要使電流從電流鏡電路Q20流過在該P型MOS晶體管Q22和Q23的柵極和源極之間所連接的電阻24，從而使電阻24產生電位差。也就是說，由于為使半導體開關電路10處于導通狀態需要電流，而且該電流從開關端子流過，所以存在從開關端子11和開關端子12中的電位較高的一方流過多余的漏電流(leakage?current)，導致消耗電流的增加的問題。

專利文獻1：日本專利申請特開昭63-227215號公報

發明內容

本發明的目的為提供在導通狀態下也能夠減少消耗電流的半導體開關電路。