电荷泵低成本制作被广泛使用

　　电荷泵也称作电压倍增器，较小的交流或直流电压通过电荷泵可以转变为不同电平的直流电压。为了提高输出电压和转换效率，采用开启电压低且导通电阻小的肖特基二极管。但由于肖特基管需要特殊的制作工艺，工艺制备上的不通用性以及批次间性能的不够一致性，在很大程度上限制了电荷泵低成本制作来被广泛使用。本项研究从器件工作原理出发，提出并分析了低阈值MOS晶体管方案电荷泵。论文依据电路理论，以单位充电单元作为基本部件讨论MOS型电荷泵的基本原理，推导输出电压的解析表达式；从优化性能的角度，研究输出特性，电容大小以及拓扑级数等设计控制参数之间的关系；依据器件物理，推导针对不同要求指标的数学控制表达式。电荷泵诸性能分析：输出电压管衬底连接方式一般的电路中，为避免漏电都将源漏与衬底的结反偏，即衬底连接到系统低电位。但是为了满足不同输出电压需求，电荷泵中NMOS衬底连接方式分为接低电位的普通方式和接源端的去衬偏方式。当需要较高电压输出时，衬底连接采用去衬偏方式，以避免体效应引起的管上压降增大而带来的电压提高限制。会明显导致输出电压降低和充电时间增加，降低了电路性能。当需要较低电压输出时，衬底采用普通连接方式；避免了去衬偏连接时反向充电过程中衬底与漏端之间正向pn结的漏电损耗，从而提高了转换效率。因为NMOS管器件电容的反向漏电影响了充电效果。当需要高电压输出但对功耗要求不严格时，衬底应该采用接源端的去衬偏连接；而当应用在低功耗而输出电压不高时，衬底应该采用接低电位的普通连接。在尽可能选择低阈值MOS管的基础上，可以通过配置宽长比和充电级数来使输出电压满足预期要求。