技术领域
[0001] 本
发明涉及一种高压开关，尤其是涉及一种可整合至集成电路的高压驱动开关。
背景技术
[0002] 随着时代的进步以及
半导体制造工程技术的成熟，金
氧半
场效应晶体管（MOSFET）的适用范围越来越广；但是，利用金氧半场效应晶体管作为驱动开关的方式，却有着不能适用于高压环境的缺点。
[0003] 请参照图5所示，其原因在于，当使用者将该金氧半场效应晶体管30其栅极31接地，进而使该金氧半场效应晶体管30其漏极32与源极33两端进入截止区时，该栅极31与该源极33之间的半导体接面会因为该源极33与该栅极31之间具有高压，进而产生
电击穿（Breakdown）现象；因此，目前市面上适用于高压环境的驱动开关大多均采用继电器（Relay）。
[0004] 请参照图6所示，上述继电器40又称为电驿，为一种
电子控制元件，且由一
铁芯41、一线圈42、一
衔铁43及两个触点
簧片44所构成；当使用者在该线圈42两端加上一固定
电压Vdc时，该线圈42会产生电磁效应，并且将该衔铁43吸向该铁芯41，从而带动该衔铁43进而令该两个触点簧片44吸合；当该线圈42断电后，由于电磁的吸
力消失，该衔铁
43就会返回原来的
位置，迫使该两个触点簧片44分离；而这样吸合与分离的动作，便达到了在电路中导通与切断的效果；因此，上述继电器40在电路的实际运作上经常扮演着电路转换、安全保护、以及
信号隔离等关键性的
角色。
[0005] 又由于该继电器40具有较佳的信号隔离的效果，因此大多被用来作为一种高压驱动开关使用；通过在该线圈42两端施以一较低的固定电压Vdc，便可进一步控制串接在较高电压的该两个触点簧片44其电源电路的导通与切断。
[0006] 然而，由于该继电器40无法整合至大规模集成电路上，并且相对于大规模集成电路来说其体积实在过于庞大；故难以适用在一些需要较小体积但又具有高压的电子产品；再者，虽然前述的金氧半场效应晶体管30本身就能整合至大规模集成电路上，但是因栅极
31与源极33之间的半导体接面容易被高压所电击穿，进而完全无法使用；因此，有必要针对上述情形进一步提出更好的解决方案。
发明内容
[0007] 有鉴于上述现有继电器及金氧半场效应晶体管均无法整合至集成电路上；故本发明主要目的提供一种可整合至集成电路的高压驱动开关。
[0008] 欲达上述目的所使用的主要技术手段为令该可整合至集成电路的高压驱动开关，包含有：
[0009] 一开关晶体管，具有一漏极、一源极及一栅极；
[0010] 一开关
二极管，具有一
阳极及一
阴极；其中该开关二极管的阳极连接至该开关晶体管的源极，又该开关二极管的阴极连接至该开关晶体管的栅极；
[0011] 一第一
电阻，具有第一端以及第二端；其中该第一电阻的第一端连接至该开关晶体管的栅极；
[0012] 一第二电阻，具有第一端以及第二端；其中该第二电阻的第一端连接至该开关晶体管的漏极，又该第二电阻第二端连接至该第一电阻的第二端；及
[0013] 一控制晶体管，具有一漏极、一源极及一栅极；其中该控制晶体管的漏极连接至该第二电阻与该第一电阻的第二端，又该控制晶体管的源极连接至一接地端。
[0014] 欲达上述目的所使用的主要技术手段为令该可整合至集成电路的高压驱动开关，包含有：
[0015] 一开关晶体管，具有一漏极、一源极及一栅极；
[0016] 一开关二极管，具有一阳极及一阴极；其中该开关二极管的阳极连接至该开关晶体管的源极，又该开关二极管的阴极连接至该开关晶体管的栅极；
[0017] 一升压电容，具有第一端及第二端；其中该升压电容的第一端连接至该开关晶体管的栅极；
[0018] 一第一电阻，具有第一端以及第二端；其中该第一电阻的第一端连接至该开关晶体管的栅极；
[0019] 一第二电阻，具有第一端以及第二端；其中该第二电阻的第一端连接至该开关晶体管的漏极，又该第二电阻第二端连接至该升压电容的第二端；
[0020] 一第一控制晶体管，具有一漏极、一源极及一栅极；其中该第一控制晶体管的漏极连接至该第一电阻的第二端，又该控制晶体管的源极连接至一接地端；及[0021] 一第二控制晶体管，具有一漏极、一源极及一栅极；其中该第二控制晶体管的漏极连接至该升压电容的第二端，又该第二控制晶体管的源极连接至一接地端；并且该第二控制晶体管的栅极连接至该第一控制晶体管的栅极。
[0022] 由上述结构可知，由于本发明于该开关晶体管的栅极与源极两端连接有该开关二极管；故当该开关晶体管其源极电位远高于其栅极电位，且同时大于该开关二极管的切入电压时，此时该开关二极管会因处于顺向
偏压的状态而导通；因此，该开关晶体管的栅极与源极两端电压差即为于该开关二极管的切入电压的负值；故不会于该开关晶体管的栅极与源极两端形成有高压，进而解决电击穿的问题；因此，借此达到将高压驱动开关整合至集成电路的目的。
附图说明
[0023] 图1为本发明可整合至集成电路的高压驱动开关的第一
实施例的电路图；
[0025] 图3为本发明第二实施例的电路图；
[0026] 图4为本发明第二实施例的波形图；
[0027] 图5为现有金氧半场效应晶体管的结构图；
[0028] 图6为现有继电器的结构图。
[0029] 附图标记
[0030] 10：开关晶体管 11：开关二极管
[0031] 12：第一电阻 13：第二电阻
[0032] 14：控制晶体管 20：开关晶体管
[0033] 21：开关二极管 22：升压电容
[0034] 23：第一电阻 24：第二电阻
[0035] 25：第一控制晶体管 26：第二控制晶体管
[0036] 30：金氧半场效应晶体管 31：栅极
[0037] 32：漏极 33：源极
[0038] 40：继电器 41：铁芯
[0039] 42：线圈 43：衔铁
[0040] 44：触点簧片
具体实施方式
[0041] 请参照图1所示，为本发明可整合至集成电路的高压驱动开关的第一实施例，其包含有：
[0042] 一开关晶体管10，具有一漏极、一源极及一栅极；于本实施例中，该开关晶体管10为金氧半场效应晶体管或
双极结型晶体管；
[0043] 一开关二极管11，具有一阳极及一阴极；其中该开关二极管11的阳极连接至该开关晶体管10的源极，又该开关二极管11的阴极连接至该开关晶体管10的栅极；
[0044] 一第一电阻12，具有第一端以及第二端；其中该第一电阻12的第一端连接至该开关晶体管10的栅极；
[0045] 一第二电阻13，具有第一端以及第二端；其中该第二电阻13的第一端连接至该开关晶体管10的漏极，又该第二电阻13第二端连接至该第一电阻12的第二端；及[0046] 一控制晶体管14，具有一漏极、一源极及一栅极；其中该控制晶体管14的漏极连接至该第二电阻13与该第一电阻12的第二端，又该控制晶体管14的源极连接至一接地端；于本实施例中，该控制晶体管14为金氧半场效应晶体管或双极结型晶体管。
[0047] 请合并参照图2所示，于本实施例中，该开关晶体管10其漏极电压VD设为100伏特，其源极电压VS设为80伏特；其中当该控制晶体管14的栅极电压VSW_G为6伏特时，令该开关二极管11的阴极通过该第一电阻12而电连接至该接地端；且由于该开关二极管11此时为顺向偏压，因此该开关晶体管10其栅源极两端的电压VGS，相等于该开关二极管的切入电压的负值（-0.7伏特），进而使该开关晶体管10截止；此外，当该控制晶体管14的栅极电压VSW_G为0伏特时，令该开关二极管11的阴极通过该第一电阻12与该第二电阻13而电连接至该开关晶体管10的漏极；由于该开关二极管11此时为逆向偏压，并且该第一电阻12、该第二电阻13与该开关晶体管10构成一漏极
负反馈电路，因此该开关晶体管10其栅极电压VG相等于其漏极电压VD，进而使该开关晶体管10导通；因此，本实施例可在输入电压为100V时呈截止断开状态，实现高压切断的效果。
[0048] 此外，请参照下列金氧半场效晶体管进入饱和区的操作公式：
[0049]
[0050] 该开关晶体管10必须于其漏源极电压VDS的值大于其栅源电压VGS减掉
阈值电压Vth的值才能进入饱和区；因此，为了使该开关晶体管10进入饱和区，该开关晶体管10其栅源极电压VGS的值必须小于其漏源极电压VDS加上阈值电压Vth的值；故，请参照图3所示，为本发明可整合至集成电路的高压驱动开关的第二实施例，其包含有：
[0051] 一开关晶体管20，具有一漏极、一源极及一栅极；于本实施例中，该开关晶体管20为金氧半场效应晶体管或双极结型晶体管；
[0052] 一开关二极管21，具有一阳极及一阴极；其中该开关二极管21的阳极连接至该开关晶体管20的源极，又该开关二极管21的阴极连接至该开关晶体管20的栅极；
[0053] 一升压电容22，具有第一端及第二端；其中该升压电容22的第一端连接至该开关晶体管20的栅极；
[0054] 一第一电阻23，具有第一端以及第二端；其中该第一电阻23的第一端连接至该开关晶体管20的栅极；
[0055] 一第二电阻24，具有第一端以及第二端；其中该第二电阻24的第一端连接至该开关晶体管20的漏极，又该第二电阻24第二端连接至该升压电容22的第二端；
[0056] 一第一控制晶体管25，具有一漏极、一源极及一栅极；其中该第一控制晶体管25的漏极连接至该第一电阻23的第二端，又该控制晶体管25的源极连接至一接地端；于本实施例中，该第一控制晶体管25为金氧半场效应晶体管或双极结型晶体管；及[0057] 一第二控制晶体管26，具有一漏极、一源极及一栅极；其中该第二控制晶体管26的漏极连接至该升压电容22的第二端，又该第二控制晶体管26的源极连接至一接地端；并且该第二控制晶体管26的栅极连接至该第一控制晶体管25的栅极；于本实施例中，该第二控制晶体管26为金氧半场效应晶体管或双极结型晶体管。
[0058] 请合并参照图4所示，于本实施例中，该开关晶体管20其漏极电压VD设为100伏特，其源极电压VS设为80伏特；其中当该第一控制晶体管25与该第二控制晶体管26的栅极电压VSW_G设为6伏特，使该开关晶体管20因该开关二极管21为顺向偏压而进入截止时；该升压电容22此时进行充电；又当该第一控制晶体管25与该第二控制晶体管26的栅极电压VSW_G设为0伏特，使该第二电阻24、该升压电容22与该开关晶体管20构成一漏极负反馈电路时；因该升压电容22两端具有充电电压VC，故该开关晶体管20其栅极电压VG于此时为其漏极电压VD加上该充电电压VC，进而使该开关晶体管20导通并且进入饱和区；因此，本实施例可在输入电压为100V时呈截止断开状态或
短路连接的状态，借以实现高压切断的效果。
[0059] 因此，综合以上所述，由于该开关晶体管10、20其栅极与源极两端连接有该开关二极管11、21；故当本发明欲通过其它元件所构成的驱动电路，令该开关晶体管10、20其栅极电连接至该接地端，进而使该开关晶体管10、20其源极电位VS远高于其栅极电位VG且同时大于该开关二极管11、21的切入电压时；由于该开关二极管11、21此时为顺向偏压且导通，因此该开关晶体管10、20其栅极与源极两端电压VGS即相等于该开关二极管11、21的切入电压的负值（-0.7伏特）；故遂不会于该开关晶体管10、20其栅极与源极两端VGS形成高压，进而解决电击穿的问题；因此，借此达到将高压驱动开关整合至集成电路的目的。
