專利名稱：診斷電路及其方法
技術領域：
本發明一般涉及電子電路，更具體地說，涉及構成半導體裝置和結構的方法。
背景技術：
在過去，使用各種不同的方法和電路幫助確定用于構成冗余的電源系統的電路的操作狀態。多個功率整流器，例如用于實現或運算的二極管或被控制作為二極管操作的MOS功率晶體管，常被使用以使得多個電源能夠向一個負載供電。在一些情況下，整流器發生故障，并且這種故障有時檢測不到，直到需要整流器操作電源系統。以前的用于確定整流器的操作狀態的測試電路一般只能確定在正向偏置操作方式下整流器的開路條件。當整流器在電源系統內被使用時，一般不能估計其它的故障狀態。
發明內容
因而，需要具有一種測試電路，其能夠在整流器的操作期間確定整流器的操作狀態，并且能夠在正向偏置方式下確定不同于開路條件的故障狀態。
根據本發明，提供一種用于測試晶體管的診斷電路，包括正向偏置檢測電路，可操作地耦連，以確定晶體管的正向偏置狀態；以及第一電路，可操作地耦連，以形成代表晶體管的漏極-源極電壓的第一信號，以形成代表晶體管的漏極電流的第二信號，以及響應地指示晶體管的導通電阻小于第一值。
圖1示意地表示包括按照本發明的診斷電路的電源系統的一部分的示例的實施例；圖2示意地表示包括按照本發明的診斷電路的一部分的示例的實施例的圖1的電源系統的控制器的第一部分的實施例；圖3示意地表示按照本發明圖2的控制器的第二部分的實施例；圖4是表示按照本發明圖2的診斷電路的一些信號的狀態的表；以及圖5示意地表示包括按照本發明的圖2和圖3的診斷電路的半導體裝置的放大的平面圖。
具體實施例方式
為了使說明簡明，在圖中的元件不必按比例繪制，并且在不同的圖中，相同的標號表示相同的元件。此外，為了簡化說明，熟知的步驟和元件的描述和細節被省略。其中使用的電流承載電極指的是一個裝置中輸送電流通過該裝置的元件，例如MOS晶體管的源極或漏極，或雙極晶體管的發射極或集電極，或者二極管的陰極或陽極，控制電極指的是裝置中控制通過該裝置的電流的元件，例如MOS晶體管的柵極或雙極晶體管的基極。雖然這里按照某種N溝道或P溝道器件對裝置進行解釋，本領域的普通技術人員應當理解，按照本發明互補的器件也是可能的。本領域技術人員應當理解，這里使用的詞“在......期間”、“當......時”、以及“在......時”不是精確地指一個動作在啟動時便瞬間發生的術語，而是具有某個小的但是合理的延遲，例如在被啟動操作啟動的反應之間的傳播延遲，圖1示意地表示電源系統10的一部分的示例的實施例，其管理從多個電源例如電源11和12向負載13分配功率的任務。對于圖1所示的示例的實施例，功率控制器16接收來自電源11的功率，并把功率提供給負載13，功率控制器17接收來自電源12的功率，并把功率提供給負載13。在大多數實施例中，控制器16和17中的每一個基本上是相同的。控制器16和17在功率輸入端14從電源接收功率，并從功率輸出端15向負載13提供功率。檢測場效應晶體管(SenseFET)型的功率晶體管29連接在輸入端14和輸出端15之間，以便向輸出端15供電。在一些實施例中，晶體管29可以在控制器16和17之一或二者的外部。可以使用在控制器16和17的外部的控制邏輯20提供幫助操作晶體管29的控制邏輯。外部電荷泵電路21一般被連接在控制器16和17中每個的外部，用于向控制器16和17提供操作電源。由電路21提供的電壓通常大于由電源11和12提供的電壓的值，以便于操作控制器16和17。控制器16和17中的每一個也可以包括內部調節器25、過壓比較器26、極性比較器27、診斷電路或診斷部分32和晶體管驅動器28。內部調節器25一般使用由電路21提供的電壓形成用于操作控制器16和17的內部操作電壓。極性比較器27確定晶體管29的源極電壓的極性，并產生一個驅動信號，用于如果晶體管29上的電壓的極性是反向偏置電壓則啟動晶體管29。比較器27控制晶體管29使得其作為整流器工作。比較器26檢測過電壓，并且如果具有過電壓或欠電壓條件，則禁止操作驅動器28，因而禁止操作晶體管29。在一些實施例中，控制器16和17之一或兩者還可以包括欠電壓保護。在這種實施例中，功率晶體管可以在外部和控制器相連，并和晶體管29以背對背的結構串聯。這種極性比較器、過電壓比較器和內部調節器是本領域技術人員熟知的。
如本領域熟知的，由控制器16和17提供給負載13的電壓一般具有稍微不同的值，因此只有控制器16和17中的一個正在向負載13供應負載電流。在控制器16、17之一故障或者電源11、12之一故障的情況下，另一個控制器和電源則向負載13供電。雖然只示出了兩個電源和兩個控制器，大多數系統使用兩個以上的電源和控制器。在控制器16和17的操作期間，需要測試晶體管29，以確定該晶體管是否故障或者其導通電阻(Rdson)是否增加了。在一個實施例中，控制器16，包括晶體管29和診斷部分32被形成在半導體電路片上，該電路片被裝配在用于該半導體電路片的封裝內。
圖2和圖3一起示意地表示圖1所示的診斷部分32的一部分的示例的實施例。
圖4是表示在診斷部分32的操作期間診斷部分32的一些信號的狀態的表。本說明參照圖2、圖3和圖4進行。還示出了驅動器28、比較器27和晶體管29，以幫助說明診斷部分32。診斷部分32被配置用于檢測晶體管29的短路、檢測晶體管29是否正在正向或反向偏置操作方式下工作、檢測晶體管29在正向和反向操作方式下的開路狀態、以及測量在正向偏置操作方式下晶體管29的導通電阻(Rdson)。晶體管29一般是SenseFET型的功率晶體管。SenseFET型的晶體管通常被形成使得包括主晶體管部分和至少一個檢測部分，或檢測晶體管。SenseFET型的晶體管的一個例子在1985年11月12日公布的Robert Wrathall的美國專利號為4553084的專利中披露了，該專利通過引用被包括在此。SenseFET是Motorola公司的Schaumburg，Illinois的商標。在優選實施例中，晶體管29包括兩個檢測晶體管30和31，其中的每一個形成代表電流18的檢測電流。如下面將要看出的，在正向偏置操作方式操作期間，大的電流可以流過晶體管29，使檢測晶體管31和晶體管29的主晶體管成比例，以提供有助于容易地確定這種電流的值的檢測電流。在反向偏置方式下，較小的電流可以通過晶體管29，使檢測晶體管30和晶體管29的主晶體管成比例，以提供有助于容易地確定這種電流的值的檢測電流。
診斷部分32包括反向偏置檢測電路43，正向偏置檢測電路54、測試控制電路100、邏輯電路70、比較器49、包括放大器50的閉環電流驅動電路、以及包括放大器39、放大器58、和比較器65的導通電阻(Rdson)電路。診斷部分32一般還包括在基準44的輸出端45，46和47上形成3個基準電壓的基準發生器或基準44。基準電壓被診斷部分32的各個元件使用。本領域技術人員應當理解，使由調節器25(圖1)接收的輸入電壓參考診斷部分32的內部電壓返回基準。在圖2和圖3所示的示例的實施例中，使內部電壓返回參考晶體管29的源極。診斷部分32內信號的地或地基準這個術語指的是內部地基準的電位，其基本上是施加于晶體管29的源極的電壓。
控制電路100用于啟動或使能診斷部分32，使得診斷部分32可以測試晶體管29。在系統10的操作期間，診斷部分32一般被禁止并被選擇地選通以測試晶體管29。這使得診斷部分32的功率消耗最小。測試信號被加于診斷部分32的測試輸入端109以測試晶體管29。電路100通常包括電容器102、晶體管101、104和106、二極管108、以及電阻103、105和107。當輸入端109上的測試信號變低時，晶體管106被截止。截止晶體管106使得電阻105能夠把晶體管104的柵極拉高，這啟動晶體管104和101。晶體管101在操作診斷部分32的偏置輸出111上提供偏置電流。來自輸出111的偏置電流一般被連接到偏置源晶體管，其對診斷部分32的每個元件供電。因而，診斷部分的元件不接收功率，直到輸入端109變低。除去啟動晶體管104之外，禁止晶體管106還使得晶體管105能夠把電路100的輸出110上的啟動信號拉高。這個高的啟動信號迫使診斷部分32的兩個輸出85和86為高。當電路70的邏輯穩定時，使輸出85和86為高形成一個已知的狀態。如果在測試輸入變低之后輸出85和86不變高，則診斷部分32存在故障。啟動晶體管104還使電容器102放電。在輸入109上的測試信號變高之后，晶體管106被啟動，這迫使輸出110為低，借以使得門79和80的輸出能夠耦聯到各自的輸出85、86。啟動晶體管106還禁止晶體管104，并使得電容器102能夠開始充電。電容器102保持晶體管101被啟動，以向診斷部分32提供偏置功率，直到電容器102被充電到一個足以禁止晶體管101的值為止。禁止晶體管101使得從診斷部分32除去偏置功率，借以禁止輸出85和86，并阻止診斷部分32測試晶體管29。因而，測試信號變高允許診斷部分32在電容器102的充電確定的時間間隔內測試晶體管29。如可以看出的，測試控制電路100接收測試信號，并在一個時間間隔內啟動診斷部分32，以測試晶體管29，并在輸出85和86提供表示晶體管29的狀態的控制信號，如圖4的表所示。
邏輯電路70提供控制輸出85和86的狀態以指示晶體管29的狀態的邏輯信號。如果在輸入14和輸出15之間施加的電壓正向偏置晶體管29，并且晶體管29不處于短路或開路狀態，則正向偏置電流18從電源11或12之一通過晶體管29流入負載13。如這里所使用的，被正向偏置和被反向偏置取決于晶體管29的體二極管的導通方式。正向偏置意味著體二極管被正向偏置，電流18可以從晶體管29的源極流入漏極，如圖2的箭頭所示。反向偏置意味著體二極管被反向偏置，負電流18可以從晶體管29的漏極流入源極。當電流18流經晶體管29時，也具有從晶體管29的漏極到源極的正向偏置的漏極-源極電壓降(Vds)，如箭頭所示。如果在輸入14和輸出15之間施加的電壓反向偏置晶體管29，并且晶體管29不處于短路或開路條件，則負電流18從負載13通過晶體管29向電源11流動。對于反向偏置方式，漏極-源極電壓降(Vds)是負的。
假定在輸入14和輸出15之間施加的電壓反向偏置晶體管29，并且晶體管29不短路，則反向偏置檢測電路43檢測反向偏置條件。反向偏置檢測電路43包括二極管37、比較器41和放大器38以及電阻35和36。放大器38在同相輸入端通過電阻33接收晶體管29的漏極電壓，在反相輸入端通過電阻35接收源極電壓。放大器38放大在晶體管29的漏極電壓和源極電壓之間的差(Vds)，因此在放大器38的輸出上的信號是正信號。選擇電阻35和36的值以對放大器38提供一個增益，該增益足以確保對于反向偏置的值Vds，放大器38的輸出大于由比較器41接收的基準電壓。因而，當晶體管29被反向偏置時比較器41的輸出以及邏輯電路70的輸入82為高。反向偏置Vds的值通常比正向偏置的值大得多，一般大1V。在優選實施例中，來自基準44的輸出45的基準電壓的值大約0.1V，放大器38的增益大約為10。對于晶體管29的反向偏置狀態，正向偏置檢測電路54的輸出是低的。正向偏置檢測電路54包括比較器61和放大器39以及電阻34和40。放大器39在反相輸入端通過電阻33和34接收晶體管29的漏極電壓，并在同相輸入端接收源極電壓。放大器39放大漏極電壓和源極電壓之間的差(Vds)，因此在放大器39的輸出上的信號是正信號，其代表Vds。選擇電阻34和40的值以對放大器39提供一個增益，該增益足以確保對于正向偏置的值Vds，放大器39的輸出大于由比較器61接收的基準電壓。Vds的反向偏置的值迫使放大器39的輸出為低。來自放大器39的低輸出迫使比較器61的輸出和電路70的輸入83為低。如圖4的表所示，輸入82上的高和輸入83上的低表示晶體管29正在反向偏置操作方式下工作。
如果晶體管29被反向偏置，則診斷部分32啟動晶體管29，以引起一個小的反向電流值18通過晶體管29流動以測試晶體管29。閉環電流驅動電路的放大器50用于提供門驅動信號，該信號略微啟動晶體管29以形成電流18的反向值。比較器41的輸出被用作啟動信號，用于響應由比較器41檢測的反向偏置方式啟動放大器50。比較器41的輸出還選擇地轉換驅動器28，以使用從放大器50接收的輸入代替從比較器27接收的輸入。因為比較器41的輸出為高，放大器50被啟動，驅動器28使用來自放大器50的信號驅動晶體管29。閉環電流驅動電路被配置用于啟動晶體管29，并把電流18的值調節到一個小的值，該值僅僅足以確定晶體管29的操作狀態，但是足夠低以不干擾系統10(圖1)的操作。例如，電流18的負的值可被調節到大約100毫安到500毫安的值。電阻51接收來自檢測晶體管30的結果的檢測電流，并形成在放大器50的反相輸入端被接收的電阻51上的正電壓。放大器50的同相輸入端接收基準電壓，以調節電流18的值到大約100毫安。在優選實施例中，基準信號是大約100毫伏的電壓。來自放大器50的驅動信號的值應當大約是晶體管29的閾值電壓的值，一般在正常的反向偏置操作時為2V到3V。比較器49比較來自放大器50的驅動信號的值和基準電壓。施加于比較器49的基準電壓的值被選擇大于來自放大器50的正常驅動信號的值，使得比較器49的輸出以及電路70的輸入81對于在反向偏置方式下晶體管29的正常操作為低。如圖4的真值表所示，在反向偏置操作方式下晶體管29的正常操作狀態由輸入81上的低、輸入82上的高和輸入83上的低表示。輸入84的狀態是不確定的，對于電路70的邏輯是一個不必介意的條件。注意，來自輸入81的高迫使門77的輸出為低。來自輸入82的高迫使門76的輸出為低，以及來自輸入81的低迫使門75的輸出為高。來自輸入83的低迫使門74的輸出為低。這樣，具有在門79和80的每一個的輸入上的高，用于迫使相應的輸出為高和低(見圖4的表)。
放大器50和比較器49還用于檢測在反向偏置方式下晶體管29的開路狀態。如果晶體管29開路，則沒有電流通過晶體管29，因而，沒有來自晶體管30的檢測電流，電阻51把放大器50的反相輸入端基本上拉到地。因此，放大器50驅動其輸出為高，比晶體管29的閾值電壓高得多。比較器49接收來自放大器50的高，這迫使比較器49的輸出以及電路70的輸入81為高。在優選實施例中，在比較器49的同相輸入端接收的基準電壓的值被設置為接近放大器50的輸出的最大值，以便檢測來自放大器50的高電壓和晶體管29的開路狀態。再次參見圖4的真值表，在反向偏置操作方式下晶體管29的開路狀態由在輸入81和82上的高和在輸入83上的低表示。輸入84的狀態是不確定的，對于電路70的邏輯，其是一個不必介意的條件。來自輸入81的高迫使門75的輸出為低。來自輸入82的高迫使門76的輸出為低，以及來自輸入81的高迫使門77的輸出為高。來自輸入83的低迫使門74的輸出為低。這樣，具有在門79的輸入而不在門80的輸入上的高，以及二者的輸出均為高(見圖4的表)。
如果在輸入14和輸出15之間施加的電壓正向偏置晶體管29，并且如果晶體管29未開路，則正向偏置檢測電路54檢測到正向偏置操作方式。在正向偏置方式下，正向偏置檢測電路54的輸出為高，反向偏置檢測電路43的輸出為低。放大器39放大晶體管29的Vds。在正向偏置方式下，Vds通常大約小于1V，放大器39的輸出大于由比較器61接收的基準電壓的值。因而，比較器61的輸出和電路70的輸入83為高。相反地，正向偏置迫使電路43的輸出為低。因為晶體管29的漏極處于比源極低的電壓，放大器38飽和，其輸出基本上為地電位。來自放大器38的低迫使比較器41的輸出和電路70的輸入為低。此外，來自比較器41的低禁止放大器50，以阻止診斷部分32驅動晶體管29，還切換驅動器28，以使用比較器27的輸出驅動晶體管29。當放大器50被禁止時，放大器50和比較器49的輸出的值是不確定的，但電路70忽略比較器49的這個狀態。如圖4的表所示，在輸入82上的低和輸入83上的高表示晶體管29正在正向偏置操作方式下工作。
如果在晶體管29正在正向偏置操作方式下工作并且沒有短路時啟動診斷部分32，則使用包括比較器65和放大器39、58的Rdson電路以檢測晶體管29的導通電阻的值。診斷部分32被配置用于檢測導通電阻的值，并檢測該值是否增加而超過導通電阻值的上限。一般地說，導通電阻具有一個所需的值，該值在設計使用晶體管29的電路時被使用。本領域熟知，導通電阻的值在所需值附近的一個目標范圍內可能發生一些改變，但是仍然能夠用于所述電路。只要導通電阻的值保持足夠低而處于目標范圍內，導通電阻和晶體管29通常被確定為是好的或可用的。如果導通電阻增加而超過目標范圍的上限，則晶體管29便不能像所需的那樣高效地工作，因而可能必須更換。診斷部分32測試晶體管29的導通電阻，并確定導通電阻的值是否在所需的目標范圍內，或者確定導通電阻的值是否已經增加而超過導通電阻的上限。在正常操作中，隨著Id值的增加，Vds的值也增加。導通電阻通常由Vds除以Id被確定(Rdson＝Vds/Id)。因為實現一個除法電路是困難而昂貴的，Rdson電路使用Vds和Id之間的比例關系確定Rdson。
放大器58在節點59形成一個代表Id的信號，放大器39形成一個代表Vds的信號，診斷部分32使用這些信號測試Rdson。在正向偏置狀態下，流經晶體管29的電流18產生一個檢測電流，其從地經過電阻55并經過晶體管31流動。檢測電流在電阻55上形成正的檢測電壓，其代表Id。放大器58的同相輸入端接地(檢測電壓的最正側)，而放大器58的反相輸入端通過電阻56接收檢測電壓的負側。電阻56和57設置放大器58的增益，并幫助設置節點59上的信號的值。放大器39在反相輸入端通過電阻33和34接收晶體管29的漏極電壓，在同相輸入端接收源極電壓，并響應地在輸出端形成代表Vds的信號。在優選實施例中，選擇放大器39和58的增益，使得對于給定的在目標范圍內的Rdson的值，來自放大器39的Vds代表信號略低于在節點59上的Id代表信號。在所述給定的Rdson值下這兩個信號之間的比幫助形成在節點59上的信號和來自放大器39的信號的值之間的恒定的差值或比例。該比例形成允許Rdson在晶體管29的操作期間改變的Rdson值的操作范圍。只要晶體管29的Rdson保持在這些值的操作范圍內，使得兩個代表信號的比(Vds/Id)在Vds和Id的操作范圍內保持小于1，則Id保持大于Vds，所述的比便小于1，并且比較器65的輸出將為高。如果Rdson的值增加超過由該比值確定的Rdson的上限，則該比值變得大于1，比較器61變低，以指示高的Rdson值。
例如，假定晶體管29的Rdson大約為0.1歐姆，并且在大約1V的Vds下電流18大約為10安培。如果放大器39具有大約為1.8的增益，則比較器65的同相輸入端接收大約1.8V。如果檢測晶體管31具有大約為1000∶1的比，則檢測電流大約為10毫安。如果電阻55大約為1000歐姆，則在電阻55兩端的檢測電壓大約是100毫伏。如果放大器58具有大約為20的增益，則在節點59上的電壓大約為2V。2.0V和1.8V的信號的比小于1(1.8/2.0＜1)，因而放大器39的輸出小于放大器58的輸出，該信號迫使比較器65的輸出為高。如果在晶體管29的操作期間Rdson增加，只要該增加保持這個比例不等式成立，放大器58的輸出便保持小于放大器39的輸出，比較器65便保持為高，表示Rdson保持小于Rdson的上限。由此公式可見，只要Vds和Id相互跟蹤，例如在晶體管29的操作范圍內，每個都改變類似的量，Rdson被保持小于其上限。再次參見圖2和圖3，如果Rdson處于由放大器58和39的輸出的比值確定的范圍內，即小于Rdson的上限，并且晶體管29被正向偏置，則電路70的輸入83為高，輸入82為低，表示正向偏置方式，并且輸入84為高，表示Rdson具有好的值或狀態。輸入81是不確定的，但是對于電路70的邏輯，這是不必介意的。再次參看圖4的真值表，來自輸入82的低迫使門75和77的輸出為低。輸入83和84的高迫使門74的輸出為高，門76的輸出為低，從而迫使兩個門79和80的輸出為低(見圖4的表)。
如果晶體管29處于正向偏置方式，并具有開路狀態，則比較器65的輸出為低。如果晶體管29開路，則沒有電流流經電阻55，因而放大器58的輸出為低。節點59上的低迫使比較器55的輸出為低。如果晶體管29開路，則漏極電壓接近于對負載13施加的電壓，源極電壓處于較高的電壓，因而，Vds為正，放大器39的輸出處于放大器39的正常操作范圍內，并大于由比較器61接收的基準電壓。來自放大器39的信號迫使比較器61的輸出和電路70的相應的輸入83為高。放大器50的輸出以及比較器49的輸出保持為不確定的。再次參看圖4的真值表，輸入82的低迫使門75和77的輸出為低。來自輸入83的高和來自輸入84的低迫使門74為低，門76為高，從而迫使兩個門79和80的輸出為高(見圖4的真值表)。
如果晶體管29短路，則漏極電壓近似等于源極電壓，而和施加于輸入14和輸出15的外部電壓無關。近似相等的漏極和源極電壓迫使放大器38和39的輸出基本上為地電位。來自放大器38和39的低迫使各個比較器41和61的輸出以及電路70的相應的輸入82和83為低。如果晶體管29短路，則沒有來自檢測晶體管31的檢測電流，因而，電阻55上沒有電壓。比較器49和65的輸出的狀態是不確定的，對于電路70，這是一個不必介意的條件。注意，來自輸入82的低迫使門77的輸出為低，反相器72的輸出為高，門75的輸出為低，而來自輸出83的低迫使門74的輸出為低，反相器71和門76的輸出為低。因而門79和80的輸入都為低，從而迫使各自的輸出為低和高(見圖4的表)。
為了幫助診斷部分32的這個操作，輸入109被共同連接于晶體管106的柵極、電阻107的第一端以及二極管108的陰極。電阻107的第二端被共同連接于電阻105的第一端、電阻103的第一端以及晶體管101的源極。晶體管101的漏極被連接于偏置輸出111。晶體管101的柵極被共同連接于電容器102的第一端、電阻103的第二端以及晶體管104的漏極。晶體管104的柵極被共同連接于輸出110、門78的第一輸入、門73的第一輸入、電阻105的第二端以及晶體管106的漏極。晶體管106的源極被共同連接于二極管108的陽極、晶體管104的源極、電容器102的第二端和輸入87。輸入87被共同連接于晶體管29的源極、診斷部分32的內部地、電阻55的第一端以及放大器58的同相輸入端。電阻55的第二端被共同連接于晶體管31的源極、輸入89、以及電阻56的第一端。電阻56的第二端被共同連接于放大器58的反相輸入端和電阻57的第一端。電阻57的第二端被共同連接于放大器58的輸出、節點59和比較器65的同相輸入端。比較器65的輸出被連接于電路70的輸入84。比較器61的反相輸入端被連接于基準44的輸出46。電容器61的輸出被連接于邏輯電路70的輸入83。比較器65的反相輸入端被連接于放大器39的輸出，比較器61的同相輸入端、和電阻40的第一端。電阻40的第二端被共同連接于放大器39的反相輸入端和電阻34的第一端。放大器39的同相輸入端連接于輸入87。電阻34的第二端被共同連接于電阻33的第一端、放大器38的同相輸入端和二極管37的陽極。電阻33的第二端連接于輸入94和晶體管29的漏極。二極管37的陰極被共同連接于輸入87和電阻35的第一端。電阻35的第二端被共同連接于放大器38的反相輸入端和電阻36的第一端。電阻36的第二端連接于放大器38的輸出和比較器41的同相輸入端。比較器41的反相輸入端連接于基準44的輸出45。比較器41的輸出被共同連接于電路70的輸入82，放大器50的啟動輸入、輸出93、以及驅動器28的啟動輸入。輸入88連接于電阻51的第一端和放大器50的反相輸入端。電阻51的第二端連接于輸入87。放大器50的同相輸入端連接于基準44的輸出45。放大器50的輸出連接于輸出92和比較器49的同相輸入端。比較器49的反相輸入端連接于基準44的輸出47。比較器49的輸出連接于電路70的輸入81。電路70的輸入81連接于門75的第一輸入和門77的第一輸入。輸入82被共同連接于反相器72的第一輸入、門76的第一輸入和門77的第二輸入。反相器72的輸出連接于門75的第二輸入和門74的第一輸入。輸入83被共同連接于門74的第二輸入和反相器71的第一輸入。反相器71的輸出連接于門76的第二輸入。輸入84被共同連接于門74的第三輸入和門76的第三輸入。門74的輸出連接于門80的第一輸入。門75的輸出連接于門80的第二輸入和門79的第一輸入。門76的輸出連接于門79的第二輸入。門77的輸出連接于門79的第三輸入。門79的輸出連接于門78的第二輸入，門78具有連接于輸出85的輸出。門80的輸出連接于具有連接于輸出86的輸出的門73的第二輸入。
在一個實施例中，控制器16作為集成電路被形成在半導體襯底上，診斷部分32和晶體管29在所述半導體襯底上。
圖5示意地表示被形成在半導體片121上的半導體裝置或集成電路120的實施例的一部分的放大的平面圖。包括晶體管29的控制器16和診斷部分32被形成在電路片121上。電路片121還可以包括其它的電路，為了使該圖簡明，其中未示出這些電路。在一些實施例中，晶體管29可被從電路片121和集成電路120中省略。利用本領域技術人員熟知的半導體制造技術，控制器16和集成電路120被形成在電路片121上。
由上述的所有內容看來，顯然，本發明披露了一種新的裝置和方法。除其它特征之外還包括配置晶體管測試電路，用于在對晶體管的漏極和源極加電的情況下測試晶體管的導通電阻。還包括配置所述晶體管測試電路，用于使用晶體管的漏極-源極電壓和漏極電流確定導通電阻是否大于第二值。在由外部電源對晶體管供電時測試導通電阻便于測試晶體管的導通電阻而不用從操作電路中除去該晶體管，從而降低系統成本。
雖然通過優選實施例說明了本發明的主題，顯然，對于半導體領域的技術人員，可以作出許多替換和改變。例如，所述的晶體管29具有兩個檢測晶體管，雖然在一些實施例中可能只使用一個。此外，放大器58的輸出可以和基準電壓比較以確定晶體管29的短路狀態。此外，為清楚起見，全文使用了“連接”一詞，不過設想其和“耦連”一詞具有相同的含意。因而，“連接”應當被解釋為包括直接連接或間接連接。
權利要求
1.一種用于測試晶體管的診斷電路，包括正向偏置檢測電路，可操作地耦連，以確定晶體管的正向偏置狀態；以及第一電路，可操作地耦連，以形成代表晶體管的漏極-源極電壓的第一信號，以形成代表晶體管的漏極電流的第二信號，以及響應地指示晶體管的導通電阻小于第一值。
2.如權利要求1所述的診斷電路，其中正向偏置檢測電路被配置為接收晶體管的漏極-源極電壓，并響應地形成指示晶體管的正向偏置狀態的第三信號。
3.如權利要求1所述的診斷電路，其中所述第一電路被配置為比較第二信號和第一信號，并響應地形成具有指示導通電阻大于第一值的值的第三信號。
4.一種用于形成診斷電路的方法，包括配置所述診斷電路以在由診斷電路外部的電源對晶體管的漏極和源極供電時，測試晶體管的導通電阻。
5.如權利要求4所述的方法，其中配置診斷電路以測試晶體管的導通電阻包括配置診斷電路，以確定晶體管的正向偏置條件，并響應所述正向偏置條件，響應地測試晶體管的導通電阻。
6.如權利要求4所述的方法，其中配置診斷電路以測試晶體管的導通電阻包括在公共的半導體片上形成診斷電路和晶體管。
7.如權利要求4所述的方法，還包括配置診斷電路以確定晶體管的反向偏置狀態，并響應地形成指示所述反向偏置狀態的控制信號。
8.如權利要求4所述的方法，還包括配置診斷電路以確定晶體管的短路狀態，并響應地形成指示所述短路狀態的控制信號狀態。
9.一種形成診斷電路的方法，包括配置診斷電路以在由診斷電路外部的電源對晶體管的漏極或源極中的至少一個供電時，在正向偏置方式和反向偏置方式兩種方式下測試晶體管。
10.如權利要求9所述的方法，還包括配置診斷電路以在正向偏置方式和反向偏置方式兩種方式下測試晶體管的開路條件并測試晶體管的短路條件。
全文摘要
本發明涉及診斷電路及其方法，其中具體公開了一種用于測試晶體管的診斷電路，包括正向偏置檢測電路，可操作地耦連，以確定晶體管的正向偏置狀態；以及第一電路，可操作地耦連，以形成代表晶體管的漏極－源極電壓的第一信號，以形成代表晶體管的漏極電流的第二信號，以及響應地指示晶體管的導通電阻小于第一值。在一個實施例中，使用診斷電路測試晶體管的導通電阻。
文檔編號G01R27/02GK1967273SQ20061014298
公開日2007年5月23日 申請日期2006年10月26日 優先權日2005年11月14日
發明者阿蘭·R·巴爾 申請人:半導體元件工業有限責任公司