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公開番号2022138121
公報種別公開特許公報(A)
公開日2022-09-22
出願番号2022019522
出願日2022-02-10
発明の名称薄膜電子部品を使用するスケーラブルな高電圧制御回路
出願人パロ アルト リサーチ センター インコーポレイテッド
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類H01L 21/8234 20060101AFI20220914BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】スケーラブルな高電圧制御回路を提供する。
【解決手段】EMSアクチュエータを駆動するための高電圧スイッチングデバイスは、第1のソースと、第1のゲートと、第1のドレインと、1つ以上の電極と、を有する第1のトランジスタ120A~120Jを含む。第1のトランジスタは、インバータとしての役割を果たす。デバイスはまた、第2のソースと、第2のゲートと、第2のドレインと、を有する第2のトランジスタ140A~140Jも含む。第1のソース及び第2のソースは、一緒に接続される。第1のドレイン及び第2のドレインは、一緒に接続される。第2のトランジスタは、出力、ドライバ又はその両方としての役割を果たす。1つ以上の電極、第2のゲート又はこれらの組み合わせは、第2のトランジスタのステップ電圧をサンプリングするタップ付きドレインとしての役割を果たす。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
デバイスであって、
第1のソースと、第1のゲートと、第1のドレインと、1つ以上の電極と、を備える、第1のトランジスタであって、インバータとしての役割を果たす、第1のトランジスタと、
第2のソースと、第2のゲートと、第2のドレインと、を備える、第2のトランジスタであって、前記1及び第2のソースが、一緒に接続され、前記第1及び第2のドレインが、一緒に接続され、前記第2のトランジスタが、出力、ドライバ、又は両方としての役割を果たし、前記1つ以上の電極、前記第2のゲート、又はこれらの組み合わせが、前記第2のトランジスタのステップ電圧をサンプリングするように構成されているタップ付きドレインとしての役割を果たす、第2のトランジスタと、を備える、デバイス。
続きを表示(約 870 文字)【請求項2】
前記1つ以上の電極が、前記第1のゲートと前記第1のドレインとの間に互いに離間されている複数の電極を備え、前記電極が、前記第1のトランジスタの非ゲートチャネルのドリフト領域内に位置付けられる、請求項1に記載のデバイス。
【請求項3】
前記第1のトランジスタが、前記第2のトランジスタよりも狭い、請求項1に記載のデバイス。
【請求項4】
前記第1及び第2のソースが共有されないように、前記第1及び第2のソースの半導体チャネルが分離されている、請求項1に記載のデバイス。
【請求項5】
前記第1及び第2のドレインが共有されないように、前記第1及び第2のドレインの半導体チャネルが分離されている、請求項1に記載のデバイス。
【請求項6】
前記第1のトランジスタが、互いに離間されている第1の電極と、第2の電極と、を備え、前記第2のトランジスタが、互いに離間されている第1のフィールドプレートと、第2のフィールドプレートと、を備え、前記第1の電極が、前記第1のフィールドプレートに接続され、前記第2の電極が、前記第2のフィールドプレートに接続される、請求項1に記載のデバイス。
【請求項7】
前記第2のトランジスタの前記ゲートが、前記第1の電極に接続される、請求項6に記載のデバイス。
【請求項8】
前記第1及び第2のフィールドプレートが、前記第2のトランジスタの前記ゲートと前記第2のトランジスタの前記ドレインとの間に少なくとも部分的に位置付けられる、請求項6に記載のデバイス。
【請求項9】
前記第1及び第2の電極が、前記第1のトランジスタの非ゲートチャネルの高電圧ドリフト領域全体に分配される、請求項6に記載のデバイス。
【請求項10】
前記第1及び第2の電極が、前記第1のトランジスタの前記ゲートと前記ドレインとの間に位置付けられる、請求項9に記載のデバイス。
(【請求項11】以降は省略されています)

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本教示は、概して、微小電気機械システム(microelectromechanical system、MEMS)関するものであり、より具体的には、MEMSアクチュエータを駆動するための高電圧スイッチングデバイスに関する。
続きを表示(約 2,700 文字)【背景技術】
【0002】
MEMSは、小さい(例えば、顕微鏡的な)システム、特に可動部分を有するものである。MEMSは、1~100マイクロメートル(μm)のサイズの構成要素から作製され、MEMSは、一般に、20マイクロメートル~1ミリメートル(mm)のサイズの範囲である。MEMSは、通常、データを処理する中央ユニット(例えば、マイクロプロセッサ)と、環境(例えば、マイクロセンサ)と相互作用するいくつかの構成要素と、を含む。MEMSの大きい表面積対容積比のため、周囲の電磁気(例えば、静電荷及び磁気モーメント)及び流体力学(例えば、表面張力及び粘度)によって生成される力は、より大規模な機械デバイスによるものよりも重要な設計上の考慮事項である。
【0003】
MEMSは、典型的には、静電作動、圧電作動、又は熱作動を使用する。静電作動は、電磁作動及び熱作動よりも良好により小さいサイズにスケールダウンされる。しかしながら、静電作動は、典型的には、十分な出力を発生させるために、電磁作動及び熱作動よりも高い電圧(例えば、数kV)に依存する。同程度のサイズ及び重量のアクチュエータを有する微小電子部品においてそのような高電圧を発生させること及び制御することはどちらも困難である。
【発明の概要】
【0004】
以下は、本教示の1つ以上の実施形態のいくつかの態様の基本的な理解を提供するために、簡略化された概要を提示する。この概要は、広範な概略ではなく、本教示の主要又は重要な要素を特定することも、本開示の範囲を明示することも意図していない。むしろ、その主な目的は、単に、後に提示される詳細な説明の前置きとして、1つ以上の概念を簡略化された形式で提示するだけである。
【0005】
デバイスが開示される。デバイスは、第1のソースと、第1のゲートと、第1のドレインと、1つ以上の電極と、を有する、第1のトランジスタを含む。第1のトランジスタは、インバータとしての役割を果たす。デバイスはまた、第2のソースと、第2のゲートと、第2のドレインと、を有する、第2のトランジスタも含む。第1及び第2のソースは、一緒に接続される。第1及び第2のドレインは、一緒に接続される。第2のトランジスタは、出力、ドライバ、又は両方としての役割を果たす。1つ以上の電極、第2のゲート、又はこれらの組み合わせは、第2のトランジスタのステップ電圧をサンプリングするように構成されている、タップ付きドレインとしての役割を果たす。
【0006】
また、アクチュエータを駆動するためのスイッチングデバイスも開示される。スイッチングデバイスは、インバータとしての役割を果たすように構成された第1のトランジスタを含む。第1のトランジスタは、第1のソースと、第1のゲートと、第1のドレインと、互いに離間されている複数の電極と、を含む。電極は、第1のゲートと第1のドレインとの間に少なくとも部分的に位置付けられる。スイッチングデバイスはまた、出力、ドライバ、又は両方としての役割を果たすように構成された第2のトランジスタも含む。第2のトランジスタは、第2のソースを含む。第1及び第2のソースは、一緒に接続される。第2のトランジスタはまた、第2のゲートも含む。第2のトランジスタはまた、第2のドレインも含む。第1及び第2のドレインは、一緒に接続される。第2のトランジスタはまた、互いに離間されている複数のフィールドプレートも含む。フィールドプレートは、第2のソースと第2のドレインとの間に少なくとも部分的に位置付けられる。各フィールドプレートは、電極のうちの1つに接続される。電極、第2のゲート、又はこれらの組み合わせは、第2のトランジスタのステップ電圧をサンプリングして、第2のトランジスタのフィールドプレートの電圧を提供するように構成されているタップ付きドレインとしての役割を果たす。
【0007】
また、微小電気機械システム(MEMS)アクチュエータを駆動するための高電圧スイッチングデバイスも開示される。スイッチングデバイスは、インバータとしての役割を果たすように構成された第1のトランジスタを含む。第1のトランジスタは、第1のソースと、第1のゲートと、第1のドレインと、第1のトランジスタの非ゲートチャネルの高電圧ドリフト領域全体に互いに離間されている複数の電極と、を含む。第1のトランジスタの電極及び非ゲートチャネルは、第1のゲートと第1のドレインとの間に少なくとも部分的に位置付けられる。スイッチングデバイスはまた、出力、ドライバ、又は両方としての役割を果たすように構成された第2のトランジスタも含む。第2のトランジスタは、第2のソースを含む。第1及び第2のソースは、一緒に接続される。第2のトランジスタはまた、第2のゲートも含む。第2のゲートのゲートは、電極のうちの1つに接続される。第2のトランジスタはまた、第2のドレインも含む。第1及び第2のドレインは、一緒に接続される。第2のトランジスタはまた、第2のトランジスタの非ゲートチャネル全体に互いに離間されている複数のフィールドプレートも含む。フィールドプレートは、第2のトランジスタの非ゲートチャネル全体に高電圧を実質的に一様に分配するように構成されている。フィールドプレート及び第2のトランジスタの非ゲートチャネルは、第2のソースと第2のドレインとの間に少なくとも部分的に位置付けられる。各フィールドプレートは、電極のうちの1つに接続される。電極、第2のゲート、又はこれらの組み合わせは、第1のゲートと第1のドレインとの間に分配されるタップ付きドレインとしての役割を果たす。タップ付きドレインは、第2のトランジスタのステップ電圧をサンプリングして、第2のトランジスタのフィールドプレートの電圧を提供するように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【0008】
本明細書の一部に組み込まれ、本明細書の一部を構成する添付図面は、本教示の実施形態を示し、本明細書と共に本開示の原理を説明する役割を果たす。
【0009】
一実施形態による、MEMSアクチュエータを駆動するための高電圧スイッチングデバイスの概略図を表す。
【0010】
一実施形態による、図1の一部分の拡大図を表す。
(【0011】以降は省略されています)

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