Brevet FR2821176A1 — publié le 20020823

DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne des circuits qui comportent des diodes à semiconducteur et de façon davantage particulière! la présente invention concerne un système et un procédé permettant d'abaisser la chute de tension en sens direct effective de diodes à semiconducteur. ART ANTÉRIEUR Les diodes à semiconducteur sont utilisées de façon extensive dans les circuits de redresseur demi-onde et pleine onde. Il est bien connu que les diodes à semiconducteur conduisent un courant en sens direct mais que sensiblement aucun courant ne circule lorsque la diode est polarisée en sens inverse. En outre, en sens direct, le courant circule seulement après que la tension appliquée excède une tension prédéterminée et cette tension est connue en tant que chute de tension en sens direct. La valeur de la chute de tension en sens direct dépend du matériau à partir duquel la diode à semiconducteur est fabriquée. La chute de tension en sens direct d'une diode en siliclum par exemple est typiquement de 0,7 volt. Il est bien entendu connu de fabriquer des diodes au moyen d'autres techniques, lesquelles peuvent conduire à une chute de tension en sens direct plus faible. Par exemple, les diodes Schottky présentent une chute de tension en sens direct faible mais le processus qui est nécessaire pour fabriquer les diodes Schottky n'est pas toujours compatible avec le processus qui est utilisé lors de la fabrication du circuit intégré qui incorpore la diode à semiconducteur. Il existe plusieurs applications selon lesquelles la tension d'entrée sur le circuit est limitée et la chute de tension en sens direct d'une diode standard peut affecter de façon défavorable l'efficience ou le rendement du circuit tel que par exemple un circuit de redresseur. L'application particulière pour laquelle une chute de tension en sens direct faible est avantageuse est un circuit d'étiquette RF. Les circuits d'étiquette RF sont utilisés pour communiquer diverses formes d'information depuis et jusqu'à des emplacements à distance. Ces circuits peuvent être des étiquettes RF actives qui transmettent 28211 76 automatiquement une information ou des étiquettes RF semi-passives qui sont activées ou interrogées par un autre dispositif. La présente invention s'appl iq ue en pa rticu l ier à des systèm es dans lesquels l'étiquette RF est interrogée et en réponse, elle retourne une information telle qu'un emplacement, la température, I'humidité, la pression etc... Dans de tels systèmes, le redresseur dans ie circuit d'entrée redresse les données arrivantes en provenance d'une source externe et extrait à partir des données arrivantes la tension d'alimentation (vdd et vss) pour le circuit intégré dans l'unité d'étiquette RF. Bien évidemment, la chute de tension en sens direct peut affecter de manière défavorable l'efficience ou le rendement du circuit de redresseur. Par conséquent, il existe un besoin pour un système et un procédé permettant d'abaisser de manière efficace la chute de tension en sens direct de diodes qui sont utilisées dans un environnement basse tension. RÉSUMÉ DE L'INVENTION La présente invention propose un circuit simple qui permet de réduire une chute de tension en sens direct de diodes et qui procure ainsi une efficience ou un rendement augmenté et une tension de sortie d'un circuit de redresseur augmentée. Une référence de courant commande des effets secondaires du circuit. Le circuit de la présente invention est d'une valeur particulière au niveau de la fabrication de circuits intégrés o des processus d'application standards sont utilisés et des diodes Schottky ne sont pas disponibles. L'invention convient également bien pour des applications basse tension et basse puissance dans lesquelles la tension en sens direct d'une diode limite la plage dynamique. Par conséquent, conformément à un premier aspect de ia présente invention, on propose un circuit permettant d'abaisser la chute de tension en sens direct effective ou efficace d'une diode à semiconducteur comprenant: un premier dispositif métal-oxyde semiconducteur ou MOS qui est connecté en parallèle à la diode à 28211 76 semiconducteur, le dispositif MOS présentant une tension de seuil établie; et un second dispositif MOS pour établir une tension de polarisation pour le premier dispositif MOS, la tension de polarisation étant inférieure à la tension de seuil d'une faible valeur. Conformément à un second aspect de la présente invention, on propose un circuit de redresseur pleine onde qui comprend des première et seconde diodes complémentaires, chacune des diodes comportant un circuit associé pour abaisser sa chute de tension en sens direct effective, le circuit associé comprenant: un premier dispositif métal-oxyde-semiconducteur ou MOS qui est connecté en parallèle à chaque diode à semiconducteur, le dispositif MOS présentant une tension de seuil établie; et un second dispositif MOS pour établir une tension de polarisation pour le premier dispositif MOS, la tension de polarisation étant inférieure à la tension de seuil d'une faible valeur. Conformément à un aspect supplémentaire de la présente invention, on propose un procédé permettant de réduire la chute de tension effective ou efficace d'une diode à semiconducteur comprenant: la connexion d'un premier dispositif métal-oxyde semiconducteur ou MOS en paralièle à la diode, le premier dispositif MOS présentant une tension de seuil prédéterminée; et la génération d'une tension de polarisation pour le premier dispositif MOS, la tension de polarisation étant inférieure à la tension de seuil, et ainsi, une tension d'entrée qui est appliquée sur la diode est additionnée à la tension de polarisation afin d'activer le dispositif MOS, d'o ainsi la dérivation de la diode. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS La présente invention sera maintenant décrite de manière davantage détaillée par report aux dessins annexés parmi lesquels: la figure 1 est un schéma de circuit d'un circuit de redresseur de l'art antérieur; la figure 2 est un schéma de circuit d'une unique diode avec un circuit de dérivation; la figure 3 est un schéma de circuit d'un circuit de redresseur 28211 76 pleine onde qui utilise le circuit de la présente invention; et la figure 4 est un schéma de circuit d'un circuit d'étiquette RF qui utilise le circuit d'abaissement de chute de tension en sens direct de la présente invention. DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L'INVENTION La figure 1 est un schéma de circuit d'un redresseur pleine onde bien connu. Une tension positive au niveau d'une borne 12 a pour effet qu'un courant circule au travers d'une diode D1 après que la chute de tension en sens direct a été excédée. De façon similaire, une tension positive au niveau d'une borne 14 a pour effet qu'un courant circule au travers d'une diode D2 à nouveau après que la chute de tension en sens direct a été excédée. Comme indiqué au préalable, cette chute de tension en sens direct dépend du matériau qui est utilisé pour fabriquer les diodes à semiconducteur D1, D2 mais pour une diode à base de siliclum, la valeur est de 0,7 voit. La figure 2 représente la mise en _uvre de base de la présente invention. Selon cette mise en _uvre, un dispositif métal-oxyde- semiconducteur ou MOS M1 qui comporte des bornes de source, de drain et de grille est connecté comme représenté. Les connexions de source et de drain sont sur l'un et l'autre côtés de la diode D1. Il est bien entendu connu que dans les dispositifs MOS, la circulation du courant source- drain est commandée par la tension de grille. Selon la mise en ceuvre de la figure 2, la tension de grille est polarisée au voisinage de la tension de seuil inhérente Vt du dispositif MOS M1 mais en étant inférieure à cette même tension de seuil inhérente. Comme il est connu, la tension de seuil est le niveau de tension grille- source auquel un courant circule au travers des connexions source- drain. Cette tension de polarisation qui est dérivée à partir du dispositif MOS M2 qui est en série avec une source de courant de rétérence est comme représenté. Lorsqu'une tension d'entrée croissante est appliquée sur la diode D1, la valeur de cette tension est additionnée à la tension de polarisation, ce qui permet de surmonter très rapidement la tension de seuil, et le dispositif MOS M1 est activé. Le dispositif MOS M1 28211 76 constitue alors une voie de résistance faibie en parallèle avec la diode D1, ce qui permet de surmonter la chute de tension en sens direct de la diode. La figure 3 représente un circuit de redresseur pleine onde qui est comparable au circuit de la figure 1 mais qui incorpore présentement le circuit de dérivation de la présente invention. Dans ce cas, des dispositifs métal-oxyde-semiconducteur complémentaires (CMOS) sont utilisés dans chaque branche du circuit de redresseur. Selon le mode de réalisation qui est représenté sur la figure 3, les dispositifs MOS M1 et M2 constituent un circuit de dérivation pour la diode D1 lorsque la borne 12 est pourvue d'une tension positive. De façon similaire, des dispositifs MOS M3 et M4 constituent le circuit de dérivation pour la diode D2 lorsqu'une tension positive appara'^t au niveau de la borne 14. Les dispositifs MOS M1 et M2 ainsi que M3 et M4 fonctionnent respectivement en tant que miroirs de courant de telle sorte que lorsque les diodes D1 ou D2 sont polarisées en sens inverse, le courant de fuite de chaque diode est établi au moyen du courant de référence et du rapport des miroirs de courant. Pour une application faible puissance, comme dans le cas d'une application d'étiquette RF, ce courant peut être dans la pratique négligeable. Dans le circuit de la figure 3, le courant de fuite inverse ne charge pas le circuit de ressource externe du fait que le courant afférent est seulement la différence ou la désadaptation en termes de courants de fuite entre les deux circuits complémentaires. Dans une application d'étiquette RF, la tension de sortie en utilisant le circuit de la présente invention est améliorée en étant passée de 1,2 volts à 1,8 volts. Additionnellement, la capacité de charge est beaucoup plus élevée du fait des pertes plus faibles dans le redresseur. Les diodes D1 et D2 sont requises dans le circuit modifié pendant la période temporelle initiale avant que la tension vdd soit sufffisamment élevée pour activer la référence de courant dans le circuit intégré. La figure 4 est un schéma de circuit d'une mise en _uvre par 28211 76 circuit intégré ou IC d'une étiquette RF. Comme représenté sur le côté d'entrée du circuit, le redresseur pleine onde incorpore le circuit de dérivation de diode de la présente invention. Bien qu'un mode de réalisation particulier de la présente invention ait été décrit et illustré, il appara^'tra à l'homme de l'art que des modifications peuvent être apportées au circuit sans altérer de manière substantielle le concept de base de l'invention. Cependant, ces modifications seront englobées dans le cadre complet de l'invention telle que définie par les revendications annexées. 28211 76 REVENDICATIONS 1. Circuit permettant d'abaisser la chute de tension en sens direct effective d'une diode à semiconducteur (D1) caractérisé en ce qu'il comprend: un premier dispositif métal-oxyde-semiconducteur (MOS) (M1) qui est connecté en parallèle à ladite diode à semiconducteur (D1), ledit dispositif MOS (M1) présentant une tension de seuil établie (Vt); et un second dispositif MOS (M2) pour établir une tension de polarisation (Vbias) pour ledit premier dispositif MOS (M1), ladite tension de polarisation (Vblas) étant inférieure à ladite tension de seuil (Vt) d'une faible valeur. 2. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits dispositifs MOS (M1, M2) comportent chacun une connexion de source, une connexion de drain et une connexion de grille, ladite source et ledit drain dudit premier dispositif MOS (M1) étant connectés en parallèle à ladite diode (D1) et ladite grille étant connectée audit second dispositif MOS (M2) afin de dériver une tension de polarisation (Vblas). 3. Circuit selon la revendication 2, caractérisé en ce que led it second dispositif MOS (M2) est connecté à une source de courant de référence. 4. Circuit de redresseur pleine onde comprenant des première et seconde diodes complémentaires (D1, D2), chacune desdites diodes comportant un circuit associé pour abaisser sa chute de tension en sens direct effective, ledit circuit associé étant caractérisé en ce qu'il comprend: un premier dispositif métal-oxyde-semiconducteur (MOS) (M1, M3) qui est connecté en parallèle à chaque dite diode à semiconducteur (D1, D2), ledit dispositif MOS présentant une tension de seuil établie (Vt); et un second dispositif MOS (M2, M4) pour établir une tension de 28211 76 polarisation (Vblas) pour ledit premier dispositif MOS (M1, M3), ladite tension de polarisation (Vbias) étant inférieure à ladite tension de seuil (Vt) d'une faible valeur. 5. Circuit de redresseur pleine onde selon la revendication 4, caractérisé en ce que des dispositifs métal-oxyde-semiconducteur complémentaires (CMOS) (M 1, M2, M3, M4) sont utilisés en association avec lesdites diodes complémentaires. 6. Procédé de réduction de la chute de tension effective d'une diode à semiconducteur (D1) caractérisé en ce qu'il comprend: la connexion d'un premier dispositif métal-oxyde semiconducteur (MOS) (M1) en parallèle à ladite diode (D1), ledit premier dispositif MOS (M1) présentant une tension de seuil prédéterminée (Vt); et la génération d'une tension de polarisation (Vblas) pour ledit premier dispositif MOS (M1), ladite tension de polarisation (Vblas) étant inférieure à ladite tension de seuil (Vt), et ainsi, une tension d'entrée qui est appliquée sur ladite diode (D1) est additionnée à ladite tension de polarisation (Vblas) afin d'activer ledit dispositif MOS (M1), d'o ainsi la dérivation de ladite diode (D1). 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite diode (D1) est un circuit de redresseur demi-onde. 8. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que deux diodes (D1, D2) sont utilisées dans un circuit de redresseur