包括阻抗控制电路的接收装置和半导体装置

摘要

本发明涉及包括阻抗控制电路的接收装置和半导体装置。一种接收装置(1，15)包括接收电路(2，16)和阻抗控制电路(4，17)。接收电路(2，16)接收通过通信线路(3，12)传输的信号。阻抗控制电路(4，17)与接收电路(2，16)耦合并具有检测部分(5，18a，18b)。该检测部分(5，18a，18b)检测信号的物理值，该物理值包括电压、电流和电功率中的至少一种。该阻抗控制电路(4，17)基于该检测值改变输入阻抗，以便减小该信号的振铃振荡。

说明书

技术领域

本发明涉及一种包括阻抗控制电路的接收装置和一种包括阻抗控制电路的半导体装置。

背景技术

在通过通信线路传输数字信号的情况下，在信号电平变化时信号能量的一部分可能会在接收端发生反射。因此，可能会发生振铃振荡(ringing)，即诸如过冲和下冲之类的波形失真。已经提出了各种技术来限制振铃振荡。例如，美国专利No.6326803(对应于JP-A-2001-127805)公开了一种用于通信线路的终端电路。在通信线路的终端电路中信号电压在低电平和高电平之间转换的情况下，在延迟电路提供的延迟时间期间暂时减小端接器的阻抗。

美国专利No.6487250(对应于JP-A-2000-353945)公开了一种信号输出系统，其中，在输出信号电平变化时连续改变输出阻抗。美国专利No.6218854(对应于JP-A-2000-59444)公开了一种集成电路器件，其中，由衰减电路衰减过冲和下冲，并由充电/放电电路将衰减电路的输出端子充电到电源电压并放电到地电压。

然而，在实际的通信网络中，波形在接收端以各种各样的方式发生变化。于是，即使如美国专利No.6326803所述在预定时间内改变阻抗或如美国专利No.6487250所述在发送端改变输出阻抗，也不能充分限制接收端的振铃振荡。当美国专利No.6218854中公开的集成电路器件中发生过冲或下冲时，衰减电路和充电/放电电路均一地处理过冲或下冲。因此不能充分限制接收端的振铃振荡。

JP-A-2007-318734和JP-A-2006-67543分别公开了一种与差分通信线路耦合的半导体装置。

图32为示出了JP-A-2007-318734中公开的差分通信网络的示意图。

差分通信网络设置于车辆中。差分通信网络包括多个节点210和用于将所述多个节点210彼此耦合的差分通信线路212。

节点210的每一个都是用于检测车辆状态的传感器或用于基于来自传感器的信息控制致动器的电子控制单元(ECU)。提供差分通信线路212是为了在节点210之间传输控制通信信号。差分通信线路212由一对双绞相导体形成。通过该对相导体传输差分信号。在该对相导体之一中流动的电流相位与该对相导体中另一个中流动的电流相位相对(opposite)。于是，差分信号生成了电势差。

节点210的每一个都包括通信电路。节点210的每一个根据差分通信线路的通信协议在通信电路处的发送数据和接收数据间变换，并通过差分通信线路212彼此通信。

差分通信线路212从前向后、从左到右在车身214中延伸。在差分通信线路212上，设置多个集线器216和直通连接器(through connector)218。集线器216中的每一个都包括用于划分差分通信线路212的两个汇流排。提供直通连接器218以便能通过直通连接器218使节点210可自由与差分通信线路212连接和断开连接。

在差分通信线路212上，有一部分并行设置了多个线束220。线束220包括用于车载系统的通信线路和用于驱动致动器的电源线路。在线束220中，混合了使用主体214作为返回信道的差分线束和单端线束。例如，用扎带捆扎差分通信线路212和线束220并行设置的部分，使其变为线束捆222。线束捆222位于耦合车辆前后部的车门的下部。

在该差分通信网络中，如果该对相导体被施加了诸如静电释放(ESD)之类的电涌，可能会损坏节点210中的半导体器件。此外，如果在来自该对相导体的输入信号的上升沿或下降沿处在半导体器件中发生过冲，该半导体器件可能会发生故障。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的一个目的是提供一种包括阻抗控制电路的接收装置。本发明的另一个目的是提供一种包括阻抗控制电路的半导体装置。

根据本发明的一方面，一种接收装置包括接收电路和阻抗控制电路。该接收电路用于接收通过通信线路传输的信号。该阻抗控制电路与接收电路耦合并具有检测部分。该检测部分检测信号的物理值，该物理值包括电压、电流和电功率中的至少一种。该阻抗控制电路用于基于该检测值改变输入阻抗，以便减小该信号的振铃振荡。

本接收装置根据通过通信线路接收的信号的电压、电流和电功率中的至少一种来改变输入阻抗。于是，本接收装置能够有效地限制信号的振铃振荡。

根据本发明的另一个方面，一种半导体装置包括阻抗控制电路和击穿元件。该阻抗控制电路耦合于通信线路的一对相导体之间，且该阻抗控制电路用于在该对相导体之间的电势差大于预定第一电压时减小阻抗控制电路的阻抗。该击穿元件耦合于该对相导体之一和地线与电源线之一之间。该击穿元件用于在电压大于预定第二电压的电涌被施加到该对相导体之一时发生击穿，使得电涌流入地线和电源线之一。该击穿元件包括半导体衬底和设置于半导体衬底中的第一接触区、第二接触区和第三接触区。该第一接触区与该对相导体之一耦合。该第二接触区与地线和电源线之一耦合。该第三接触区与阻抗控制电路耦合。该第一接触区和第三接触区设置于第二接触区的相对侧。

本半导体装置能够限制电涌电流流入阻抗控制电路。此外，本半导体装置能够限制通过一对相导体接收的信号的振铃振荡。

附图说明

结合附图，通过优选实施例的如下详细说明，本发明的其他目的和优点将变得更加显而易见。在附图中：

图1是示出了根据本发明第一实施例的接收装置的电路图；

图2是示出了检测部分检测到的信号的物理值和阻抗控制电路的阻抗之间的关系的图示；

图3A是示出了包括根据本发明第二实施例的接收装置的通信网络的图示，图3B是示出了根据第二实施例的接收装置的电路图；

图4A是示出了包括根据本发明第三实施例的接收装置的通信网络的图示，图4B是示出了发射装置发射的信号波形的图示，图4C是示出了根据第三实施例的接收装置的电路图；

图5A是示出了在不提供阻抗控制电路的情况下的模拟结果的图示，图5B是示出了提供阻抗控制电路的情况下的模拟结果的图示；

图6A是示出了根据第三实施例的第一变型的接收装置的电路图，图6B是示出了包括根据第三实施例的第一变型的发射装置和接收装置的通信网络的图示，图6C是示出了发射装置的电路图，图6D是示出了发射装置发射的信号波形的图示；

图7A和图7B是示出了在根据第三实施例的第一变型的接收装置中信号波形和电阻的电阻值之间关系的图示；

图8A是示出了根据对比例的接收装置的阻抗控制电路边界的截面图，图8B是示出了根据对比例的接收装置的等效电路图；

图9A是示出了根据第三实施例的第二变型的接收装置的阻抗控制电路边界的截面图，图9B是示出了根据第三实施例的第二变型的接收装置的等效电路图；

图10A是示出了根据第三实施例的第三变型的接收装置的阻抗控制电路边界的截面图，图10B是示出了根据第三实施例的第三变型的接收装置的等效电路图；

图11是示出了根据第三实施例的第四变型的接收装置的阻抗控制电路边界的截面图；

图12是示出了根据本发明第四实施例的接收装置的电路图；

图13是示出了根据本发明第五实施例的接收装置的电路图；

图14是示出了根据本发明第六实施例的接收装置的电路图；

图15是示出了根据本发明第七实施例的接收装置的电路图；

图16是示出了根据本发明第八实施例的接收装置的电路图；

图17是示出了根据本发明第九实施例的接收装置的电路图；

图18是示出了根据本发明第十实施例的半导体装置的方框图；

图19是示出了根据第十实施例的半导体装置的等效电路图；

图20是示出了根据第十实施例的半导体装置的截面图；

图21是示出了根据第十实施例的半导体装置的顶面图；

图22A是示出了从差分通信线路的相导体输入到阻抗控制电路的信号的波形的图示，图22B是示出了通过阻抗控制电路传递之后信号波形的图示；

图23是示出了根据本发明第十一实施例的半导体装置的等效电路图；

图24是示出了根据第十一实施例的半导体装置的截面图；

图25是示出了根据第十一实施例的半导体装置的顶面图；

图26是示出了根据本发明第十二实施例的半导体装置的等效电路图；

图27是示出了根据第十二实施例的半导体装置的截面图；

图28是示出了根据本发明第十三实施例的半导体装置的截面图；

图29是示出了根据本发明第十四实施例的半导体装置的顶视图；

图30是示出了根据本发明第十五实施例的半导体装置的顶视图；

图31是示出了根据本发明第十六实施例的半导体装置的截面图；以及

图32是示出了根据现有技术范例的差分通信网络的方框图。

具体实施方式

(第一实施例)

将参考图1和图2描述根据本发明第一实施例的接收装置1。接收装置1包括接收电路2、通信线路3和设置于通信线路3和接收电路2之间的阻抗控制电路4。阻抗控制电路4包括插入通信线路3中的检测部分5、耦合在通信线路3和地之间的阻抗元件6和开关电路7。检测部分5、阻抗元件6和开关电路7串联耦合。开关电路7是常开的。

检测部分5用于检测通过通信线路3接收的信号的物理值，该物理值包括电压、电流和电功率中的至少一种。检测值大于阈值时，检测部分5向开关电路7输出控制信号CS，使得开关电路7闭合。开关电路7断开时阻抗控制电路4的阻抗Zoff比接收电路2的阻抗ZR大得多(即Zoff＞＞ZR)。设置阻抗元件6的阻抗，使得开关电路7闭合时，接收电路2的阻抗ZR和阻抗控制电路4的阻抗Zon的合成阻抗Zon//ZR基本等于通信线路3的特征阻抗ZO。在本申请中，A//B表示阻抗A和阻抗B的合成阻抗。

检测物理值，即电压、电流和电功率的至少一种的断路状态阈值Xoff和接通状态阈值Xon是预定的。如图2所示，当检测到的值从断路状态阈值Xoff变为接通状态阈值Xon时，阻抗控制电路4的阻抗连续从阻抗Zoff变为阻抗Zon。

当阻抗控制电路4的阻抗变为阻抗Zon时，接收电路2的阻抗和阻抗控制电路4的阻抗的合成阻抗，即从通信线路3所看到的接收电路2的输入阻抗从$\mathrm{Zoff}//\mathrm{ZR}\cong \mathrm{ZR}$变为$\mathrm{Zon}//\mathrm{ZR}\cong \mathrm{ZO}.$在接收信号的能量变化时，在转变期间中改变接收电路2的输入阻抗，使输入阻抗与通信线路3的特征阻抗ZO匹配。由此可以在阻抗控制电路4中消耗掉多余能量，并能够限制接收信号的振铃振荡。

阻抗控制电路4利用检测部分5检测在接收电路2处接收到的信号的电压、电流和电功率中的至少一种，并根据检测值的变化改变输入阻抗，从而限制所接收信号的振铃振荡。于是，阻抗控制电路4根据所接收信号的实际变化状态限制振铃振荡。于是，可以有效地限制所接收信号的振铃振荡。此外，因为阻抗控制电路4改变接收电路2的输入阻抗以匹配通信线路3的特征阻抗ZO，所以阻抗控制电路4能够更有效地限制接收信号的振铃振荡。

(第二实施例)

将参考图3A和图3B描述根据本发明第二实施例的接收装置15。可以在通过通信线路12传输差分信号的通信网络11中提供接收装置15。通信线路12由一对相导体，即总线加(BP)和总线减(BM)形成。例如，信号线12a为相导体BP，信号线12b为相导体BM。在通信网络11中，通过通信线路12将多个通信节点彼此耦合。在通信线路12中插入集线器13。

接收装置15是通信节点之一。接收装置15用于通过通信线路12从发射装置14接收差分信号。接收装置15包括耦合在信号线12a和12b之间的接收电路16和阻抗控制电路17。阻抗控制电路17包括检测部分18a和18b、阻抗元件19和开关电路20。检测部分18a插入在信号线12a中，检测部分18b插入在信号线12b中。阻抗元件19和开关电路20串联耦合在信号线12a和12b之间。开关电路20是常开的。

检测部分18a和18b的每一个都检测通过信号线12a和12b中的对应一个传输的差分信号的电压、电流和电功率中的至少一种。例如，当检测部分18a和18b之一检测到的检测值大于阈值时，检测部分18a和18b的所述之一向开关电路20输出控制信号CS，使开关电路20闭合。设置阻抗元件19的阻抗，使得开关电路20闭合时，接收电路16的阻抗ZR和阻抗控制电路17的阻抗Zon的合成阻抗Zon//ZR基本等于通信线路12的特征阻抗ZO。

在本实施例中，通过该对信号线12a和12b传输差分信号，且检测部分18a和18b插入于相应信号线12a和12b中。于是，接收装置15能够限制在差分信号的上升沿和下降沿处的差分信号振铃振荡。第一和第二实施例描述了相应半导体装置的示意配置，并非始终对应于实际配置。

(第三实施例)

将参考图4A-图5B描述根据本发明第三实施例的接收装置15。可以在通信网络11中提供该接收装置15。在图4A所示的通信网络11中，发射装置14和集线器13之间的通信线路12的长度大约为4m，集线器13和接收装置15之间的通信线路12的长度大约为2m。发射装置14是具有匹配电路的主干节点。接收装置15是没有匹配电路的分支节点。可以将通信网络11用于FlexRay(注册商标)，其是车载局域网(车载LAN)的一个范例。

在该对信号线12a和12b之间，并联耦合阻抗控制电路21a、阻抗控制电路21b和接收电路16。阻抗控制电路21a包括N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(N沟道MOSFET)22a。MOSFET 22a的栅极与信号线12a耦合。MOSFET 22a的漏极通过电阻元件23a与信号线12a耦合。MOSFET 22a的源极与信号线12b耦合。MOSFET 22a的背栅极通过电阻元件24a与信号线12b耦合。电阻元件23a可以耦合到MOSFET 22a的源极侧。

阻抗控制电路21b包括N沟道MOSFET 22b。MOSFET 22b的栅极与信号线12b耦合。MOSFET 22b的漏极通过电阻元件23b与信号线12b耦合。MOSFET22b的源极与信号线12a耦合，MOSFET的背栅极通过电阻元件24b与信号线12a耦合。MOSFET 22a和22b可以充当半导体开关元件。电阻元件23a和23b可以充当用于控制输入阻抗的阻抗元件。电阻元件24a和24b可以充当用于控制对应MOSFET 22a和22b的阈值的阻抗元件。控制MOSFET 22a和22b的阈值，使得例如在信号线12a和12b之间的电势差大于大约0.7V或小于大约-0.7V时，激活MOSFET 22a和22b。在通信网络11中，在不传输差分信号的空闲状态下，信号线12a和12b之间的电势差为0V。于是，MOSFET 22a和22b可以充当检测部分。

在根据本实施例的接收装置15中，阻抗控制电路21a能够限制差分信号波形上升沿的振铃振荡，阻抗控制电路21b能够限制差分信号波形下降沿的振铃振荡。在阻抗控制电路21a中，当信号线12a相对于信号线12b的电压大于大约0.7V时，亦即，当信号线12a和12b之间的电势差大于大约0.7V时，激活MOSFET 22a，并在信号线12a和12b之间耦合电阻元件23a。由此减小了接收电路16的输入阻抗。在阻抗控制电路21b中，当信号线12b相对于信号线12a的电压大于大约0.7V时，亦即，当信号线12a和12b之间的电势差小于大约-0.7V时，激活MOSFET 22b，并在信号线12a和12b之间耦合电阻元件23b。由此减小了接收电路16的输入阻抗。

为了验证阻抗控制电路21a和21b的效果，可以利用HSPICE(Synopsys的注册商标)进行模拟，如发明人所论证的，将传输速度设置为大约2.5Mbps(比特每秒)，并且假设通信线路12无损耗。发射装置14发射如图4B所示的差分信号，其矩形波形中具有电压变化。在接收装置15中未提供阻抗控制电路21b和21a的情况下，如图5A所示，发生所接收信号的振铃振荡。不过，在接收装置15中提供阻抗控制电路21b和21a的情况下，如图5B所示，可以有效地限制所接收信号的振铃振荡。

如上所述，根据本实施例的接收装置15包括阻抗控制电路21a和21b。阻抗控制电路21a包括串联耦合在信号线12a和12b之间的MOSFET 22a和电阻元件23a。可以通过MOSFET 22a的背栅极和信号线12b之间耦合的电阻元件24a控制MOSFET 22a的阈值。当所接收信号的电压大于MOSFET 22a的阈值时，MOSFET 22a被激活，电阻元件23a被耦合在信号线12a和12b之间。于是可以立即改变接收电路16的输入阻抗。类似地，阻抗控制电路21b包括串联耦合在信号线12a和12b之间的MOSFET 22b和电阻元件23b。可以通过MOSFET 22b的背栅极和信号线12a之间耦合的电阻元件24b控制MOSFET 22b的阈值。当所接收信号的电压小于MOSFET 22b的阈值时，MOSFET22b被激活，电阻元件23b被耦合在信号线12a和12b之间。于是可以立即改变接收电路16的输入阻抗。

在根据第三实施例的第一变型的接收装置15w中，如图6A所示，电阻元件24a和24b的每一个都具有大约100kΩ的电阻值，电阻元件23a和23b的每一个都具有电阻值Rx。如图6B所示，接收装置15w可以用于通信网络11a，并可以通过通信线路12与发射装置14w耦合。接收装置15w和发射装置14w之间的通信线路12的长度大约为3m。

如图6C所示，发射装置14包括矩形波发生器50a和50b，电阻元件51a和51b、电容器52和电阻元件53。矩形波发生器50a和电阻元件51a与信号线12a耦合。矩形波发生器50b和电阻元件51b与信号线12b耦合。电容器52和电阻元件53耦合于信号线12a和12b之间。电阻元件51a和51b的每一个都具有大约35Ω的电阻值，电阻元件53具有大约102Ω的电阻值，电容器52具有大约8pF的电容。发射装置14w发射具有如图6D所示的波形的信号。通信线路12的特征阻抗大约为102Ω。

将接收装置15w的电阻元件23a和23b的每个的电阻值Rx设置为0Ω、大约100Ω、大约200Ω、大约500Ω、大约1kΩ和大约100kΩ。当电阻值Rx设置在从0Ω到大约500Ω的范围中时，如图7A和7B所示，可以限制过冲和下冲的反弹。于是，在图6B所示的通信网络中，在电阻元件23a和23b的电阻值Rx小于或等于通信线路12阻抗的大约5倍时，即大约为510Ω时，可以有效地减小差分信号波形的振铃振荡。

在根据第三实施例的接收装置15中，可以通过例如用于形成互补金属氧化物半导体(CMOS)的工艺形成阻抗控制电路21a和21b的每一个。根据对比例的接收装置315包括阻抗控制电路21a和21b以及接收电路16。在接收装置315的阻抗控制电路21b的边界(其对应于图4C中的区域IV)中，如图8A所示，在具有p导电类型的衬底60中形成N沟道MOSFET 70和P沟道MOSFET 80。N沟道MOSFET 70对应于图4C所示的MOSFET 22b。P沟道MOSFET 80未在图4C中示出。N沟道MOSFET 70包括P阱71。P沟道MOSFET

80包括N阱81。在接收装置315中，如图8B所示，应当通过电阻元件24b与信号线12a耦合的N沟道MOSFET 70(MOSFET 22b)的P阱71可能会通过衬底60短接到地。

在根据第三实施例的第二变型的接收装置15x中，如图9A所示，在衬底60和P阱71之间设置N阱72。在这种情况下，在N阱72和衬底60之间提供了PN结，由此，如图9B所示，可以限制P阱71短接到地。接收装置15x包括由P阱71、N阱72和衬底60配置成的双极结构。于是，接收装置15x存在可能发生寄生行为(parasitic behavior)的问题。然而，通过将N阱72的电势固定在高电压，例如电源电压Vdd，可以减轻寄生行为。在接收装置15x中，通过衬底60将N阱72与N阱81分开。或者，N阱72和N阱81可以并为一体。

在根据第三实施例的第三变型的接收装置15y中，如图10A所示，在衬底60上设置掩埋绝缘层61，在掩埋绝缘层61上设置P阱71和N阱81。此外，例如通过沟槽62使P阱71与N阱81隔离开。因为N沟道MOSFET 70与其他组件隔离，所以如图10B所示可以限制短接到地。衬底60也可以具有n导电类型。衬底60可以不和地耦合。

在根据第三实施例的第四变型的接收装置15z中，在P阱71和掩埋绝缘层61之间以及N阱81和掩埋绝缘层61之间设置p导电类型的层63。在这种情况下同样可以限制短接到地。层63也可以具有n导电类型。层63的电势可以不固定。

(第四实施例)

将参考图12描述根据本发明第四实施例的接收装置15a。接收装置15a包括阻抗控制电路25a和25b。阻抗控制电路25a包括MOSFET 22a，阻抗控制电路25b包括MOSFET 22b。MOSFET 22a的栅极与信号线12a耦合。MOSFET22a的漏极通过电阻元件23a与信号线12a耦合。MOSFET 22a的源极与信号线12b耦合。阻抗控制电路25a还包括串联耦合在信号线12a和12b之间的电阻元件26a和27a。MOSFET 22a的背栅极与电阻元件26a和27a的公共连接点耦合。MOSFET 22b的栅极与信号线12b耦合。MOSFET 22b的漏极通过电阻元件23b与信号线12b耦合。MOSFET 22b的源极与信号线12a耦合。阻抗控制电路25b还包括串联耦合在信号线12a和12b之间的电阻元件26b和27b。MOSFET 22b的背栅极与电阻元件26b和27b的公共连接点耦合。电阻元件26a和26b的每一个都具有电阻值R1。电阻元件27a和27b的每一个都具有电阻值R2。将电阻值R1和R2设置为高值，使得电阻元件26a、26b、27a和27b不影响接收装置15a的差分阻抗。

在接收装置15a中，可以利用确定MOSFET 22a背栅极电压的电阻元件26a和电阻元件27a的部分电压比来控制MOSFET 22a的阈值。可以利用确定MOSFET 22b背栅极电压的电阻元件26b和电阻元件27b的部分压比控制MOSFET 22b的阈值电压。

在接收装置15a中，阻抗控制电路25a和25b的每一个的边界可以具有类似于图9A、图10A或图11所示的CMOS结构的结构。

(第五实施例)

将参考图13描述根据本发明第五实施例的接收装置15b。接收装置15b包括阻抗控制电路28a和28b。阻抗控制电路28a包括MOSFET 22a，阻抗控制电路28b包括MOSFET 22b。阻抗控制电路28a还包括串联耦合于信号线12a和12b之间的电阻元件29a和30a。电阻元件29a和30a可以充当栅极偏置电路。MOSFET 22a的栅极与电阻元件29a和30a的公共连接点耦合。MOSFET 22a的漏极通过电阻元件23a与信号线12a耦合。MOSFET 22a的源极与信号线12b耦合。MOSFET 22a的背栅极通过电阻元件24a与信号线12b耦合。阻抗控制电路28b还包括串联耦合于信号线12a和12b之间的电阻元件29b和30b。电阻元件29b和30b可以充当栅极偏置电路。MOSFET 22b的栅极与电阻元件29b和30b的公共连接点耦合。MOSFET 22b的漏极通过电阻元件23b与信号线12b耦合。MOSFET 22b的背栅极通过电阻元件24b与信号线12a耦合。将电阻元件29a、29b、30a和30b的电阻值设置为高值，使得电阻元件29a、29b、30a和30b不影响接收装置15b的差分阻抗。

在接收装置15b中，可以利用确定MOSFET 22a栅极电压的电阻元件29a和电阻元件30a的部分电压比来控制MOSFET 22a的阈值。此外，可以利用确定MOSFET 22b栅极电压的电阻元件29b和电阻元件30b的部分电压比来控制MOSFET 22b的阈值。可以通过相应地设置部分电压比在线性区域中激活MOSFET 22a和22b的每一个。由此，可以如图2所示以一定斜率改变输入阻抗。在接收装置15b中，可以去掉电阻元件24a和24b，可以仅通过电阻元件29a、29b、30a和30b控制阈值。

在接收装置15b中，阻抗控制电路28a和28b的每一个的边界可以具有类似于图9A、图10A或图11所示的CMOS结构的结构。

(第六实施例)

将参考图14描述根据本发明第六实施例的接收装置15c。接收装置15c包括阻抗控制电路31a和31b。阻抗控制电路31a包括NPN晶体管32a。阻抗控制电路31b包括NPN晶体管32b。NPN晶体管32a和32b可以充当半导体开关元件。晶体管32a的发射极与信号线12b耦合。晶体管32a的集电极通过电阻元件33a与信号线12a耦合。晶体管32a的基极通过电阻元件34a与信号线12a耦合。晶体管32b的发射极与信号线12a耦合。晶体管32b的集电极通过电阻元件33b与信号线12b耦合。晶体管32b的基极通过电阻元件34b与信号线12b耦合。电阻元件33a和33b可以充当阻抗元件。电阻元件34a和34b可以充当基极偏置电路。

在阻抗控制电路31a中，当信号线12a相对于信号线12b的电压大于大约0.7V时，基极电流流动，激活晶体管32a。由此，电阻元件33a被耦合在信号线12a和12b之间，减小了接收电路16的输入阻抗。此外，在阻抗控制电路31b中，当信号线12b相对于信号线12a的电压大于大约0.7V时，激活晶体管32b，电阻元件33b被耦合在信号线12a和12b之间。由此减小了接收电路16的输入阻抗。于是，在接收装置15c中，可以获得与图4C所示的接收装置15效果类似的效果。

(第七实施例)

将参考图15描述根据本发明第七实施例的接收装置15d。接收装置15d包括阻抗控制电路35a和35b。阻抗控制电路35a包括串联耦合的二极管36a和电阻元件37a。二极管36a可以充当半导体开关元件。电阻元件37a可以充当阻抗元件。二极管36a的阳极与信号线12a耦合。二极管36a的阴极通过电阻元件37a与信号线12b耦合。阻抗控制电路35b包括串联耦合的二极管36b和电阻元件37b。二极管36b可以充当半导体开关元件。电阻元件37b可以充当阻抗元件。二极管36b的阳极与信号线12b耦合。二极管36b的阴极通过电阻元件37b与信号线12a耦合。

在阻抗控制电路35a中，当信号线12a相对于信号线12b的电压大于正向阈值电压，例如大约0.7V时，激活二极管36a，电阻元件37a被耦合在信号线12a和12b之间。于是，可以由二极管36a的导通电阻和电阻元件37a的电阻来减小接收电路16的输入阻抗。此外，在阻抗控制电路35b中，当信号线12b相对于信号线12a的电压大于大约0.7V时，激活二极管36b，电阻元件37b被耦合在信号线12a和12b之间。于是，可以由二极管36b的导通电阻和电阻元件37b的电阻来减小接收电路16的输入阻抗。于是，在接收装置15d中，可以获得与图4C所示的接收装置15效果类似的效果。此外，与接收装置15的电路配置相比可以简化接收装置15d的电路配置。

(第八实施例)

将参考图16描述根据本发明第八实施例的接收装置15e。接收装置15e包括阻抗控制电路38。阻抗控制电路38包括齐纳二极管39a和39b以及电阻元件40。齐纳二极管39a和39b可以充当半导体开关元件。电阻元件40可以充当阻抗元件。在这种情况下，共同的配置对应于传输信号的上升沿和下降沿。

在阻抗控制电路38中，当信号线12a相对于信号线12b的电压大于齐纳二极管39b的正向阈值电压Vf和齐纳二极管39a的齐纳电压Vz之和时，激活齐纳二极管39a和39b，电阻元件40被耦合在信号线12a和12b之间。于是，可以由齐纳二极管39a的导通电阻、齐纳二极管39b的导通电阻和电阻元件40的电阻来减小接收电路16的输入阻抗。类似地，当信号线12b相对于信号线12a的电压大于电压Vf和电压Vz之和时，激活齐纳二极管39a和39b，电阻元件40被耦合在信号线12a和12b之间。于是，在接收装置15e中，可以获得与图4C所示的接收装置15的效果类似的效果。此外，与接收装置15的电路配置相比，可以简化接收装置15e的电路配置。

(第九实施例)

将参考图17描述根据本发明第九实施例的接收装置1a。接收装置1a包括接收电路2和阻抗控制电路45。阻抗控制电路45包括串联耦合的电阻元件41和N沟道MOSFET 42。电阻元件41可以充当阻抗元件。N沟道MOSFET可以充当半导体开关元件。MOSFET 42的背栅极通过电阻元件43与地耦合。MOSFET 42的栅极与设置于通信线路3上的电流传感器耦合。电流传感器44可以充当检测部分。

在通过通信线路3传输信号且电流传感器44检测到的电流值大于阈值时，激活MOSFET 42，并向电阻元件41供应电流。由此可以改变接收电路2的输入阻抗以匹配通信线路3的特征阻抗ZO。结果，可以限制信号的振铃振荡。

(第十实施例)

将参考图18-图21描述根据本发明第十实施例的半导体装置100。

该半导体装置100可以提供于车辆内并可以与差分通信线路耦合。由一对相导体BP和BM配置出差分通信线路。

半导体装置100包括输入电路。输入电路包括击穿元件110a和110b以及阻抗控制电路120。

击穿元件110a耦合在相导体BP和地线之一之间。击穿元件110b耦合在相导体BM和地线之一之间。当相导体BP和BM被施加电压大于预定电压的电涌时，击穿元件110a和110b被击穿，使得电涌电流流入地线。击穿元件110a包括串联对称耦合的水平MOSFET 130a和130b。击穿元件110b包括串联对称耦合的水平MOSFET 130c和130d。在图18和图19所示的半导体装置100中，击穿元件110a耦合在相导体BP和地线之间，击穿元件110b耦合在相导体BM和地线之间。或者，击穿元件110a和110b的至少一个可以耦合在相应的相导体BP和BM和电源线之间。在这种情况下，当相导体BP和BM被施加电压大于预定电压的电涌时，电涌电流流入电源线。

在半导体装置100正常工作时，击穿元件110a和110b不影响半导体装置100的工作。当相导体BP和BM被施加电涌时，击穿元件110a和110b被击穿，使得电涌电流流入地线或电源线。

阻抗控制电路120耦合在相导体BP和BM之间。当相导体BP和BM之间的电势差大于预定电压时，阻抗控制电路120的阻抗减小。图19所示的阻抗控制电路120包括MOSFET 140a和140b。或者，阻抗控制电路120可以包括双极晶体管。

在从相导体BP和BM向阻抗控制电路120输入如图22A所示的振铃振荡信号时，阻抗控制电路120减小其阻抗，以便如图22B所示限制信号的振铃振荡。由此，可以限制由于振铃振荡导致的半导体装置100的故障。

在阻抗控制电路120中，检测相导体BP和BM之间的电势差，并根据该电势差控制相导体BP和BM之间的阻抗。当相导体BP和BM之间的电势差低时，相导体BP和BM之间的阻抗被增大，开关速度提高。当该电势差大于预定电压时，阻抗被减小，开关速度降低。由此减小了电压的振铃振荡并减小了噪声。此外，相导体BP和BM之间的电势差可以维持在通信所需的值。

如上所述，击穿元件110a包括串联对称耦合的MOSFET 130a和130b，击穿元件110b包括串联对称耦合的MOSFET 130c和130d。于是，击穿元件110a和110b能够对相导体BP和BM的每一个的信号都具有正电压和负电压的情况做出响应。

半导体装置100包括如图20所示的具有绝缘体上硅结构(SOI结构)的半导体衬底101。半导体衬底101包括掩埋氧化物层102。在半导体衬底101中提供隔离沟槽(isolation trench)160a，使之延伸到掩埋氧化物层102。水平MOSFET 130a、130b、130c和130d位于被隔离沟槽160a围绕的相应SOI区域。在击穿元件110a的MOSFET 130a所在的SOI区域中，设置第一接触区150a、第二接触区150b和第三接触区150c。第一接触区150a是MOSFET 130a的漏极区。第二区150b是MOSFET 130a的源极区。第一接触区150a和第三接触区150c位于第二接触区150b的相对侧。第一接触区150a与相导体BP耦合。第二接触区150b与地线耦合。第三接触区150c与线SP耦合。线SP耦合击穿元件110a和阻抗控制电路120。在击穿元件110b的MOSFET 130c所在的SOI区域中，设置第一接触区150d、第二接触区150e和第三接触区150f。第一接触区150d是MOSFET 130c的漏极区。第二接触区150e是MOSFET 130c的源极区。第一接触区150d和第三接触区150f位于第二接触区150e的相对侧。第一接触区150d与相导体BM耦合。第二接触区150e与地线耦合。第三接触区150f与线SM耦合。线SM耦合击穿元件110b和阻抗控制电路120。

在半导体装置100中，与相应相导体BP和BM耦合的第一接触区150a和150d被施加电涌，电涌电流迅速从第一接触区150a和150d流到与地线或电源线耦合的对应第二接触区150b和150e。于是，限制了电涌电流流到与阻抗控制电路120耦合的第三接触区150c和150f。结果，半导体装置100限制电涌电流流到内部电路和阻抗控制电路120。因此，防止了阻抗控制电路120被电涌电流损坏。

如上所述，半导体装置100与差分通信线路耦合。在差分通信线路的相导体BP和BM被施加电涌时，可以限制电涌电流流入半导体装置100。此外，可以限制来自相导体BP和BM的输入信号的振铃振荡。于是，可以限制由于振铃振荡导致的半导体装置100的故障。

(第十一实施例)

将参考图23-图25描述根据本发明第十一实施例的半导体装置100a。在图24所示的半导体装置100a的截面图中，为了简化，未示出阻抗控制电路120。

半导体装置100a包括击穿元件110c和110d以及阻抗控制电路120。击穿元件110c包括水平MOSFET 130a。击穿元件110d包括水平MOSFET 130c。在相导体BP和BM的每一个的输入信号仅具有正电压和负电压之一的情况下，击穿元件110c和110d的每一个都可以仅利用一个晶体管将电涌电流引入地线或电源线。

如图24所示，在击穿元件110c的MOSFET 130a所在的SOI区域中，设置第一接触区150a、第二接触区150b和第三接触区150c。第一接触区150a和第三接触区150c位于第二接触区150b的相对侧。第一接触区150a与相导体BP耦合。第二接触区150b与地线耦合。第三接触区150c与线SP耦合。线SP耦合击穿元件110c和阻抗控制电路120。在击穿元件110d的MOSFET 150c所在的SOI区域中，设置第一接触区150d、第二接触区150e和第三接触区150f。第一接触区150d和第三接触区150f位于第二接触区150e的相对侧。第一接触区150d与相导体BM耦合。第二接触区150e与地线耦合。第三接触区150f与线SM耦合。线SM耦合击穿元件110d和阻抗控制电路120。于是，半导体装置100a以类似于半导体装置100的方式限制电涌电流流入内部电路和阻抗控制电路120。因此，防止了阻抗控制电路120被电涌电流损坏。

与图18-图21所示的半导体装置100相比，图23-图25所示的半导体装置100a具有简单结构。于是，将参考图23-图25描述半导体装置100和100a的示范性效应。在半导体装置100a中的击穿元件110c中，当向相导体BP施加具有正电压的ESD电涌时，从第一接触区150a(漏极区n+)通过漏极区n向半导体衬底101(SOI层n-)施加ESD电涌。然后，在半导体衬底101和水平MOSFET 130a的主体区p之间发生击穿，电涌电流经过第二接触区(源极区)150b流到以低阻抗耦合的地线或电源。

第三接触区(扩散层n+)150c位于电涌电流的上述路径外部，并通过线SP与阻抗控制电路120耦合。于是，电涌电流的大部分流到第二接触区(源极区)150b，限制了电涌电流流到阻抗控制电路120。第三接触区150c经过具有n导电类型的半导体衬底101与第一接触区(漏极区n+)150a耦合。第一接触区150a与相导体BP耦合。于是，相导体BP的电势基本类似于与阻抗控制电路120耦合的线SP的电势。在上述方法中，在半导体装置100a中，可以防止阻抗控制电路120被电涌电流损坏。半导体装置100a的击穿元件110d可以以类似于击穿元件110c的方式工作。

在半导体装置100a中，通过线SP将相导体BP的电势引入阻抗控制电路120，并通过线SM将相导体BM的电势引入阻抗控制电路120。然后，基于相导体BP和BM之间的电势差，即线SP和SM之间的电势差，控制阻抗控制电路120的阻抗。

(第十二实施例)

将参考图26和图27描述根据本发明第十二实施例的半导体装置100b。

半导体装置100b包括击穿元件110e和110f以及阻抗控制电路120。击穿元件110e包括串联对称耦合的二极管170a和170b。击穿元件110f包括串联对称耦合的二极管170c和170d。

在击穿元件110e的二极管170a所在的SOI区域中，设置第一接触区150a、第二接触区150b和第三接触区150c。第一接触区150a是二极管170a的阴极区。第二接触区150b是二极管170a的阳极区。第一接触区150a和第三接触区150c位于第二接触区150b的相对侧。第一接触区150a与相导体BP耦合。第二接触区150b与地线耦合。第三接触区150c与线SP耦合。线SP耦合击穿元件110e和阻抗控制电路120。在击穿元件110f的二极管170c所在的SOI区域中，设置第一接触区150d、第二接触区150e和第三接触区150f。第一接触区150d是二极管170c的阴极区。第二接触区150e是二极管170c的阳极区。第一接触区150d和第三接触区150f位于第二接触区150e的相对侧。第一接触区150d与相导体BM耦合。第二接触区150e与地线耦合。第三接触区150f与线SM耦合。线SM耦合击穿元件110f和阻抗控制电路120。于是，半导体装置100b以类似于半导体装置100的方式限制电涌电流流入内部电路和阻抗控制电路120。因此，防止了阻抗控制电路120被电涌电流损坏。

如上所述，击穿元件110e包括串联对称耦合的二极管170a和170b，击穿元件110f包括串联对称耦合的二极管170c和170d。于是，击穿元件110e和110f能够对应于相导体BP和BM的每一个的信号都具有正电压和负电压的情况。在相导体BP和BM的每一个的输入信号仅具有正电压和负电压之一的情况下，击穿元件110e和110f的每一个都可以以类似于半导体装置100a的方式仅利用一个二极管将电涌电流引入地线或电源线。

(第十三实施例)

将参考图28描述根据本发明第十三实施例的半导体装置100c。

半导体装置100c包括击穿元件110g和110h以及阻抗控制电路120。击穿元件110g包括水平MOSFET 130a。击穿元件110h包括水平MOSFET 130c。在击穿元件110g中，在第二接触区150b和第三接触区150c之间提供隔离沟槽160b，以便切断第二接触区150b和第三接触区150c之间的最短电流路径。同样在击穿元件110h中，在第二接触区150e和第三接触区150f之间提供隔离沟槽160b，以便切断第二接触区150e和第三接触区150f之间的最短电流路径。隔离沟槽160b的每一个都不到达掩埋氧化物层102。由于隔离沟槽160b的原因，半导体装置100c可以比半导体装置100a更有效地限制电涌电流流入阻抗控制电路120和内部电路。

(第十四实施例)

将参考图29描述根据本发明第十四实施例的半导体装置100d。

半导体装置100d包括击穿元件110i和110j以及阻抗控制电路120。击穿元件110i包括水平MOSFET 130a。击穿元件110j包括水平MOSFET 130c。在击穿元件110i中，在第二接触区150b和第三接触区150c之间提供隔离沟槽160c，以便切断第二接触区150b和第三接触区150c之间的最短电流路径。在击穿元件110i中，在第二接触区150e和第三接触区150f之间提供隔离沟槽160c，以便切断第二接触区150e和第三接触区150f之间的最短电流路径。隔离沟槽160c的每一个都从隔离沟槽160c向半导体衬底101的内部延伸。

由于隔离沟槽160c的原因，半导体装置100d可以比半导体装置100a更有效地限制电涌电流流入阻抗控制电路120和内部电路。可以在提供隔离沟槽160a的时候提供隔离沟槽160c。于是可以降低半导体装置100d的制造成本。可以利用隔离沟槽160c的间距控制第一接触区150a和第三接触区150c之间的阻抗以及第一接触区150d和第三接触区150f之间的阻抗。

(第十五实施例)

将参考图30描述根据本发明第十五实施例的半导体装置100e。

半导体装置100e包括击穿元件110k和110m以及阻抗控制电路120。击穿元件110k包括水平MOSFET 130a。击穿元件110m包括水平MOSFET 130c。在击穿元件110k中，在第二接触区150b和第三接触区150c之间提供隔离沟槽160d，以便切断第二接触区150b和第三接触区150c之间的最短电流路径。在击穿元件110m中，在第二接触区150e和第三接触区150f之间提供隔离沟槽160d，以便切断第二接触区150e和第三接触区150f之间的最短电流路径。隔离沟槽160d的每一个都从隔离沟槽160c向半导体衬底101的内部延伸。

由于隔离沟槽160d的原因，半导体装置100e可以比半导体装置100a更有效地限制电涌电流流入阻抗控制电路120和内部电路。可以在提供隔离沟槽160a的时候提供隔离沟槽160d。于是可以降低半导体装置100e的制造成本。可以利用隔离沟槽160d的间距控制第一接触区150a和第三接触区150c之间的阻抗以及第一接触区150d和第三接触区150f之间的阻抗。

(第十六实施例)

将参考图31描述根据本发明第十六实施例的半导体装置100f。

半导体装置100f包括击穿元件110n和110p以及阻抗控制电路120。击穿元件110n包括水平MOSFET 130a。击穿元件110p包括水平MOSFET 130c。在击穿元件110n中，在第二接触区150b和第三接触区150c之间设置扩散层180，以便切断第二接触区150b和第三接触区150c之间的最短电流路径。在击穿元件110p中，在第二接触区150e和第三接触区150f之间设置扩散层180，以便切断第二接触区150e和第三接触区150f之间的最短电流路径。扩散层180的每一个都具有与半导体衬底101相对的导电类型。

由于扩散层180的原因，半导体装置100d可以比半导体装置100a更有效地限制电涌电流流入阻抗控制电路120和内部电路。

(其他实施例)

尽管已经参考附图结合其示范性实施例全面描述了本发明，但要指出各种更改和变型对于本领域的技术人员而言将是显然的。

例如，在根据第一到第九实施例的接收装置中，只要可以限制信号的振铃振荡，输入阻抗可以不与通信线路的特征阻抗匹配。可以增大输入阻抗。在图4A所示的接收装置15和图13所示的接收装置15b中，如果不需要在背栅极一侧控制阈值电压，就可以去掉电阻元件24a和24b。MOSFET的导通电阻可以是阻抗元件。在接收装置15d中，可以去掉电阻元件37a和37b，并可以利用二极管36a和36b的导通电阻改变输入阻抗。在接收装置15e中，可以去掉电阻元件40，并可以利用齐纳二极管39a和39b的导通电阻改变输入阻抗。可以提供P沟道MOSFET来取代上述的N沟道MOSFET。可以提供PNP晶体管来取代上述NPN晶体管。

当检测部分检测的物理值为电流时，可以在通信线路中插入用于检测电流的电阻元件。当检测部分检测的物理值为电功率时，可以计算电压和电流之积。可以设置电压、电流和电功率每者的阈值。在这种情况下，可以基于结果的组合，例如“与”条件或“或”条件，来操作阻抗控制电路。

在图28-图31所示的半导体装置100c-100f中，击穿元件的每一个包括一个水平MOSFET。或者，击穿元件还可以包括两个串联对称耦合的水平MOSFET。或者，击穿元件的每一个可以包括至少一个二极管。同样在这种情况下，通过提供隔离沟槽160b-160d和扩散层180的至少一种可以获得类似于半导体装置100c-100f的效果的效果。

在半导体装置100-100f的每一个中，使用了具有SOI结构的半导体衬底101。或者，半导体衬底101可以由体硅单晶衬底制成，且可以通过PN结将每个元件彼此绝缘。

上述接收装置和半导体装置的应用不限于车载LAN。可以将上述接收装置和上述半导体装置用于使用有线通信线路的通信。