阅读说明：本技术 泄漏补偿电路及相应方法、具有泄漏补偿电路的集成电路 (Leakage compensation circuit and corresponding method, integrated circuit with leakage compensation circuit ) 是由 J·C·J·杰森斯 于 2020-01-10 设计创作，主要内容包括：本发明涉及泄漏补偿电路及用于泄漏补偿的方法、以及具有该泄漏补偿电路的集成电路。在一种形式中,泄漏补偿电路包括缓冲放大器、链路耦合元件和泄漏补偿元件。缓冲放大器具有输出和耦合到感测节点的输入。链路耦合元件具有输出和耦合到缓冲放大器的输出的输入,其中链路耦合元件在从输入到其输出的方向上是单向的。泄漏补偿元件具有耦合到感测节点的第一电流端子、耦合到链路耦合元件的输出的控制端子、以及耦合到参考电压端子的第二电流端子。(The invention relates to a leakage compensation circuit and a method for leakage compensation, and an integrated circuit having the leakage compensation circuit. In one form the leakage compensation circuit includes a buffer amplifier, a link coupling element, and a leakage compensation element. The buffer amplifier has an output and an input coupled to the sensing node. The link coupling element has an output and an input coupled to the output of the buffer amplifier, wherein the link coupling element is unidirectional in a direction from the input to the output thereof. The leakage compensation element has a first current terminal coupled to the sense node, a control terminal coupled to an output of the link coupling element, and a second current terminal coupled to a reference voltage terminal.)

泄漏补偿电路及相应方法、具有泄漏补偿电路的集成电路

技术领域

本公开整体涉及集成电路，并且更具体地涉及用于集成电路中的泄漏补偿电路，以及用于泄漏补偿的方法。

背景技术

某些环境传感器(诸如雨和光传感器、环境光传感器、激光测距和测距(LiDAR)传感器等)在其输入处需要非常高的动态范围。例如，它们可产生大约50微微安(pA)或更小的感测电流。虽然可通过选择适当的电路拓扑或通过増加传感器的电流消耗来降低集成电路和射频(RF)噪声，但由集成电路上产生的泄漏电流引起的直流(DC)偏移仍然非常难以补偿。例如，集成电路输入端子通常由将泄漏电流注入到各种电路节点上的二极管保护。这些DC偏移电流显著地限制了可实现的増益，从而限制了输入范围，并且实际上可完全阻止一些小信号可检测。

虽然DC偏移电压可通过具有差分电路结构的斩波机制来移除，但DC泄漏电流通常是单端的。另外，虽然可通过使用开关电容器机制存储偏移电压来移除DC偏移电压，但不能存储电流。此外，泄漏电流通常非常小，并且实际上不可能由任何已知的电流数模转换器(DAC)补偿，因为电流过低而无法使用电流镜进行处理。基于参考泄漏电流的双向电流DAC和具有可选电流镜的单端电流DAC已被证明不足以补偿这些小的泄漏电流。因此，作为集成电路设计的固有特征的泄漏电流限制了传感器的动态范围。

发明内容

在一个方面，本发明提供了一种泄漏补偿电路，包括：缓冲放大器，该缓冲放大器具有输出和耦合到感测节点的输入；链路耦合元件，该链路耦合元件具有输出和耦合到缓冲放大器的输出的输入，其中链路耦合元件在从输入到其输出的方向上是单向的；和泄漏补偿元件，该泄漏补偿元件具有耦合到感测节点的第一电流端子、耦合到链路耦合元件的输出的控制端子、以及耦合到参考电压端子的第二电流端子。

在另一方面，本发明提供了一种具有泄漏补偿电路的集成电路，泄漏补偿电路包括：缓冲放大器，该缓冲放大器具有输出和耦合到感测节点的输入；链路耦合元件，该链路耦合元件具有输出和耦合到缓冲放大器的输出的输入，其中链路耦合元件在从输入到其输出的方向上是单向的；和泄漏补偿元件，该泄漏补偿元件具有耦合到感测节点的第一电流端子、耦合到链路耦合元件的输出的控制端子、以及耦合到参考电压端子的第二电流端子。

在另一方面，本发明提供了一种对流入或流出感测节点的泄漏电流执行泄漏补偿的方法，包括：缓冲感测节点上的电压，以及响应于缓冲向中间节点提供缓冲电压；将缓冲电压单向耦合到控制节点；以及通过将泄漏补偿元件的控制端子耦合到控制节点，将具有耦合到感测节点的第一电流端子和耦合到参考电压端子的第二电流端子的泄漏补偿元件偏置。

附图说明

通过参照附图可更好地理解本公开，并且本公开的多个特征和优点对于本领域的技术人员为显而易见的，在附图中：

图1以框图形式示出了易于泄漏的传感器电路；

图2以局部框图和局部示意图形式示出了根据各种实施方案的泄漏补偿电路；

图3以局部框图和局部示意图形式示出了根据图2的缓冲放大器的另一实施方案的缓冲放大器；

图4以局部框图和局部示意图形式示出了根据图2的缓冲放大器的又一实施方案的缓冲放大器；

图5以局部框图和局部示意图形式示出了根据图2的缓冲放大器的又一实施方案的缓冲放大器；

图6以示意图形式示出了根据图2的链路耦合元件的另一实施方案的链路耦合元件；

图7以示意图形式示出了根据图2的链路耦合元件的另一实施方案的链路耦合元件的另一实施方案；

图8以局部框图和局部示意图形式示出了根据其他实施方案的泄漏补偿电路的部分；

图9示出了示出与图2的泄漏补偿电路的操作相关的信号的关系的一组相关曲线图；

图10示出了可用于实现图2的泄漏补偿电路的一部分的集成电路的横截面；

图11示出了可用于实现图2的泄漏补偿电路的一部分的另一集成电路的横截面；

图12示出了可用于实现图2的泄漏补偿电路的一部分的又一集成电路的横截面；

图13示出了可用于实现图2的泄漏补偿电路的一部分的又一集成电路的横截面；和

图14示出了可用于实现图2的泄漏补偿电路的一部分的又一集成电路的横截面。

在不同附图中使用相同的参考符号来指示相同或类似的元件。除非另有说明，否则字词“耦接”以及其相关联的动词形式包括直接连接以及通过本领域已知的方式的间接电连接两者；并且除非另有说明，否则对直接连接的任一描述也暗示使用合适形式的间接电连接的替代实施方案。

具体实施方式

图1以框图形式示出了易于泄漏的传感器电路100。传感器电路100包括传感器110、标记为“SENSE”的感测节点120、互阻抗放大器130和集成电路端子140。传感器110具有用于响应于感测到多种环境条件(诸如，雨、光、环境光等)中的一种而向感测节点120提供电流的输出。互阻抗放大器120具有连接到感测节点120的输入、以及连接到集成电路端子140以用于向其提供标记为“V_OUT”的电压和标记为“1/gm”的相关联互阻抗的输出。

某些非理想因素会扭曲传感器110的操作并降低其动态范围。例如，由未知标志的相对较小的泄漏电流引起的直流(DC)偏移仍然非常难以补偿。图1示出了可能影响传感器110的操作的两种可能的泄漏电流。标记为“ILEAK_PUSH”的一种可能的泄漏电流表示注入(或“推入”)到感测节点120上的正电流。标记为“ILEAK_PULL”的另一种可能的泄漏电流表示从感测节点120汲取(或“拉取”)的正电流。在许多集成电路中，这些小电流不能容易地提前估算或测量，甚至泄漏电流的方向也不容易预测，使得它们非常难以补偿。

DC偏移电压可通过斩波机制移除。然而，斩波机制不能用于补偿DC泄漏电流，因为它通常涉及差分结构，而DC泄漏电流是单端的。另外，虽然可通过使用开关电容器电路存储偏移电压来移除DC偏移电压，但不能存储泄漏电流。此外，由于泄漏电流通常非常小，因此它们实际上不可能由任何其他已知电路诸如电流数模转换器(DAC)进行补偿。

图2以局部框图和局部示意图形式示出了根据各种实施方案的泄漏补偿电路200。泄漏补偿电路200通常包括缓冲放大器210、链路耦合元件220和泄漏补偿元件230。缓冲放大器210具有连接到SENSE节点的输入和连接到标记为“CTRL”的节点的输出。链路耦合元件220具有连接到缓冲放大器210的输出的输入和连接到标记为“MID”的节点的输出。泄漏补偿元件230具有连接到SENSE节点的第一电流端子、连接到MID节点的控制端子、和连接到标记为“REF”的参考电压端子的第二电流端子。

在图2所示的实施方案中，缓冲放大器210包括差分放大器212、可变偏移发生器214和偏移电路216。差分放大器212具有被标记为“+”的正输入、标记为“-”的负输入、以及连接到其负输入用于向CTRL节点提供输出电压的输出。可变偏移发生器214具有连接到SENSE节点的负端子、数字控制输入以及连接至差分放大器212的正输入的正端子。偏移电路216具有连接至可变偏移发生器214的数字控制输入的输出，用于提供标记为“TRIM”的多位数字信号。链路耦合元件220包括PN结二极管222，其具有形成链路耦合元件220的输入的阳极和形成链路耦合元件220的输出的阴极。泄漏补偿元件230包括具有PN结二极管232和PN结二极管234的反串联二极管。PN结二极管232为具有连接到SENSE节点的阳极和连接到MID节点的阴极的“顶部”二极管。PN结二极管232为具有连接到MID节点的阴极和连接至REF端子的阳极的“底部”二极管。

在操作中，泄漏补偿电路200通过减去(拉取)或添加(推入)流出或流入SENSE节点的名称为“I_COMP”的受控补偿泄漏电流来补偿SENSE节点上的泄漏电流。如下文将进一步解释的，由于I_COMP的性质也是结点泄漏电流，因此期望I_COMP在温度之上的一般行为类似于现有的泄漏电流。此外，泄漏补偿电路200通过施加到泄漏补偿元件230的电压来控制补偿电流的确切量以及其标志。

在泄漏补偿电路200中，在电压跟随器配置中连接缓冲放大器210，其中提供给CTRL节点的输出等于SENSE节点上的电压加上偏移电压V_OS。偏移电压V_OS继而由偏移电路216提供的数字修正信号TRIM来设定。链路耦合元件220是当横跨PN结的电压正向偏置时，在从输入到输出的方向上传导电流的二极管。因为在开启电压周围的正向电流的量值基本上大于反向饱和电流的量值，例如大于三个数量级，所以将链路耦合元件220视为单向元件。因此，PN结二极管222是能够在一个方向(正向)上传导比在另一个方向(反向)更多的电流并且在MID节点上设置电压的链路耦合元件。通过由缓冲放大器210、链路耦合元件220和泄漏补偿元件230形成的反馈控制回路，泄漏补偿电路200提供要从SENSE节点拉取或推入其的补偿电流I_COMP，其精确匹配泄漏电流。

现在将呈现泄漏补偿电路200的部件的各种具体实施的更多细节。

缓冲放大器210的具体实施

图3以局部框图和局部示意图形式示出了根据图2的缓冲放大器210的另一实施方案的缓冲放大器300。缓冲放大器300包括如前文相对于图2所述的差分放大器212和偏移电路216。然而，与缓冲放大器210不同，缓冲放大器300包括与图2的可变偏移发生器214不同地配置的可变偏移发生器314。可变偏移发生器314具有连接到差分放大器212的输出的正端子、连接到偏移电路216的输出以用于从其接收TRIM信号的数字控制输入、以及连接到差分放大器212的负输入的负端子。因此，可变偏移发生器，图2的214或图3的314，可通过连接至差分放大器212的正输入或差分放大器212的负输入而获得相同的结果。

图4以局部框图和局部示意图形式示出了根据图2的缓冲放大器210的又一实施方案的缓冲放大器400。缓冲放大器400包括如前文相对于图2所述的差分放大器212和偏移电路216。然而，与缓冲放大器210不同，缓冲放大器400包括与图2的可变偏移发生器214不同地配置的可变偏移发生器414。可变偏移发生器414具有连接到差分放大器212的输出的负端子、连接到偏移电路216的输出以用于从其接收TRIM信号的控制输入、以及连接到CTRL节点的正端子。缓冲放大器400示出了通过将可变偏移发生器414连接到差分放大器212的输出可实现相同的结果。

图5以局部框图和局部示意图形式示出了根据图2的缓冲放大器210的又一实施方案的缓冲放大器500。缓冲放大器500包括如前文相对于图2所述的差分放大器212和偏移电路216。然而，与缓冲放大器210不同，缓冲放大器500包括与图2的可变偏移发生器214不同地配置的可变偏移发生器514。可变偏移发生器514包括电阻器510、以及各自标记为“IDAC”的电流DAC 520和电流DAC 530。电阻器510具有连接到差分放大器212的输出的第一端子、以及连接到CTRL节点的第二端子。电流DAC 520具有连接到电源电压端子的第一电流端子、连接到偏移电路216的输出以用于接收TRIM信号的控制输入、以及连接到CTRL节点以将电流供给至CTRL节点的第二电流端子。电流DAC530具有连接至CTRL节点以用于从CTRL节点吸收电流的第一端子、连接到偏移电路216的输出以用于接收TRIM信号的控制输入、和连接到地面的第二电流端子。由于泄漏补偿元件230的控制端子是高阻抗节点，因此由电流DAC520和530提供的流过电阻器510的电流产生期望的电压偏移，其大小由TRIM信号确定。

从图2-5所示的各种示例中，应当显而易见的是，偏移电压可以各种方式生成并且可使用各种电路。偏移电路216还可以各种方式确定TRIM信号的值。例如，可在制造测试时针对每个芯片校准TRIM信号的值，并且偏移电路216可包括非易失性存储器以存储校准值以供在操作期间使用。在另一个示例中，偏移电路216可部分地通过使用来自片上过程控制设备的制造过程测量，或在其上包含芯片的晶片中的过程控制参数的测量来确定TRIM位。

链路耦合元件220的具体实施

图6以示意图形式示出了根据图2的链路耦合元件220的另一实施方案的链路耦合元件600。链路耦合元件600包括晶体管610，在图示实施方案中，晶体管为N沟道MOS晶体管，其具有连接到标记为“V_DD”的正电源端子的漏极、连接至CTRL节点的栅极以及连接到MID节点的源极。V_DD是关于集成电路的接地的更正的电源电压端子，其电压高于MID节点的最高期望电压，使得晶体管610作为源极跟随器工作，并且MID节点的电压跟随CTRL节点的电压减去阈值电压下降。与图2的PN结二极管222类似，晶体管610被偏置为单向的并且允许电流流入MID节点，但不允许任何基本DC电流流出MID节点。

图7以示意图形式示出了根据图2的链路耦合元件220的另一实施方案的链路耦合元件700。链路耦合元件700包括晶体管710，在图示实施方案中，晶体管为NPN双极型晶体管，其具有连接到标记为“V_CC”的正电源端子的集电极、连接至CTRL节点的基极以及连接到MID节点的发射极。V_CC是关于集成电路的接地的更正的电源电压端子，其电压高于MID节点的最高期望电压，使得晶体管710作为发射极跟随器工作，并且MID节点的电压跟随CTRL节点的电压减去基极-发射极二极管的二极管开启电压。与图2的PN结二极管222类似，晶体管710被偏置为单向的并且允许电流流入MID节点，但不允许任何基本DC电流流出MID节点。

控制回路的操作

图8以局部框图和局部示意图形式示出了根据其他实施方案的泄漏补偿电路810和820的部分800。泄漏补偿电路810包括如先前相对于图2所示的缓冲放大器210和低通滤波器812以及图8中未示出的泄漏补偿电路200的附加元件。低通滤波器812包括电阻器814和电容器816。电阻器814具有连接到缓冲放大器210的输出的第一端子、以及连接到CTRL节点的第二端子。电容器816具有连接到电阻器814的第二端子的第一端子、以及连接到接地的第二端子。

泄漏补偿电路820包括如先前相对于图2所示的缓冲放大器210和低通滤波器822以及图8中未示出的泄漏补偿电路200的附加元件。低通滤波器822包括电阻器824和电容器826。电阻器824具有连接到SENSE节点的第一端子，以及连接到缓冲放大器210的输入的第二端子。电容器826具有连接到电阻器824的第二端子的第一端子、以及连接到地电位的第二端子。

泄漏补偿电路200是由缓冲放大器210形成的反馈控制回路，该缓冲放大器具有连接到SENSE节点的输入、链路耦合元件220、以及具有连接到SENSE节点的输出的泄漏补偿元件230。在各种实施方案中，SENSE节点可承载有用信号，或者其可接收电磁干扰(EMI)噪声。泄漏补偿电路810和820通过提供低通滤波来补偿信号变化，以防止泄漏补偿回路跟随这些信号。据信图8所示的简单RC低通滤波器足以实现该目的。然而，在适当的情况下，可使用其他合适的滤波器，诸如高阶低通滤波器、带通滤波器等。

图9示出了示出与图2的泄漏补偿电路200的操作相关的信号的关系的一组相关曲线图900。曲线图900包括通过镜像线930相关的曲线图910和曲线图920。曲线图910示出了以伏特为单位的水平轴上标记为“V(CTRL)”的CTRL节点的电压与以伏特为单位的垂直轴上标记为“V(MID)”的MID节点的电压之间的关系。波形912将V(MID)的值显示为V(CTRL)的函数。一般来讲，波形912示出V(MID)跟随V(CTRL)，并且由于PN结硅二极管的开启电压而基本上平行于但向下偏移。对于正向偏置条件，其通常也遵循穿过原点的45度线，如预期从PN结二极管的电压电流特性的分段线性模型所预期的那样。对于高于0伏特的所有V(MID)电压，选择V(CTRL)以基本上线性地变化，以提供大的调谐范围。低于V(MID)≈0伏特，V(MID)饱和。

曲线图920示出沿以伏特为单位的水平轴的V(MID)与沿以微微安培(pA)为单位的垂直轴推入或拉取自SENSE节点的补偿电流I_COMP之间的关系。镜像线930示出了沿曲线图910中的垂直轴的V(MID)与沿曲线图920中的水平轴的V(MID)的对应关系。波形922将I_COMP显示为V(MID)的函数。

在图9所示的示例中，将待补偿的特定泄漏电流推入SENSE节点(I_LEAK_PUSH)中，如沿曲线图920中的垂直轴所示。波形922示出了V(MID)和将平衡ILEAK_PUSH的I_COMP之间的关系。ILEAK_PUSH和波形922的交点指示V(MID)的理想值，其将生成与ILEAK_PUSH相等且相反的I_COMP。然后使用镜像线930将该V(MID)值投影到波形912上。在投影的V(MID)线与波形912相交的点处的V(CTRL)值确定V(CTRL)的理想值。理想V(CTRL)和V(SENSE)之间的差值等于理想偏移电压V_OS。

当V(CTRL)>>V(SENSE)时，诸如当V(SENSE)+V_OS>>V(SENSE)时，链路耦合元件220将MID节点上拉至(V(SENSE)+V_OS-VFW_LINK)，其中VFW_LINK为PN结二极管222的正向电压，从而反转PN结二极管232上的电势。在这种情况下，SENSE节点将接收到相当于PN结二极管232的反向饱和电流的补偿电流I_COMP。对于此示例，附加的电流将被推入SENSE节点，从而趋于上拉SENSE节点。PN结二极管234的泄漏电流不流向SENSE节点，而是通过PN结二极管222并由差分放大器212递送。

当V(CTRL)<<V(SENSE)时，诸如当V(SENSE)+V_OS<<V(SENSE)时，PN结二极管222的单向特性可防止PN结二极管222确定V(MID)。相反，V(MID)将稳定至其最小值，等于V(SENSE-VFW_DTOP)，其中VFW_DTOP为PN结二极管232的正向偏置开启电压。无论V(CTRL)相对于V(SENSE)有多低，均可发生这种情况。在这种情况下，SENSE节点将接收到相当于具有等于V(MID)–REF的反向电压的PN结二极管232的反向饱和电流以及具有等于V(MID)–V(CTRL)的反向电压的PN结二极管222的反向饱和电流的补偿电流I_COMP。因此，在这种情况下，将从SENSE节点中拉出I_COMP，从而趋于下拉SENSE节点。

因此，通过通过设置V_OS来调节CTRL节点上相对于SENSE节点的电压，泄漏补偿电路200双向操作并且能够补偿小的泄漏电流，而不管它们的标志如何。

泄漏补偿元件230的具体实施

如图2所示，泄漏补偿元件230被实现为反串联二极管。在图2所示的示例中，反串联二极管可用具有形成MID节点的共阴极的两个PN结二极管来实现。在另选实施方案中，反串联二极管可用具有形成MID节点的共阳极的两个PN结二极管来实现。这些结构可使用多种设备结构在单片硅集成电路中实现。

图10示出了可用于实现图2的泄漏补偿元件230的一部分的集成电路1000的横截面。集成电路1000的部分示出了可用于实现泄漏补偿元件230的设备结构。集成电路1000包括半导体主体1010，该半导体主体具有被标记为“Pepi”的外延生长的P型区域，该区域形成底部二极管(PN结二极管234)的阳极。N型区域1020覆盖Pepi区域并形成反串联二极管的共阴极区域。在各种实施方案中，N型区域1020可以是深N阱区或N型降低表面场区(NRESURF)。集成电路1000包括从N型区域1020延伸至半导体基板1110的表面的N型半导体阱区1030和1040。N型阱区1030和N型阱区1040两者将P型阱区1050与周围电路隔离。P型阱区1050形成泄漏补偿元件的PN结二极管232的阳极，并且还形成SENSE节点。在P型阱区1050内可以是可形成传感器110的全部或部分、缓冲放大器210的一部分、或集成电路1000的其他元件和电路的其他电路1060。

图11示出了根据各种实施方案的可用于实现图2的泄漏补偿电路200的一部分的另一集成电路1100的横截面。本专利申请的发明人已利用这种被称为介质沟槽隔离(MTI)结构的结构来实现泄漏补偿电路200。集成电路1100的结构的细节在美国专利No.10,026,728中有所描述，该专利全文以引用方式并入本文。

集成电路1100包括其中形成了链路耦合元件220和泄漏补偿元件230的半导体基板1110。半导体基板1110包括P型区域1112、隐埋N型区域1114、N型区域1116、P型区域1118、深沟槽结构1120、介质沟槽隔离(MTI)结构1130、电路区域1140、电路区域1150、导电触点1160和电极1170。P型区域1112用作REF节点，并且隐埋N型区域1114形成底部二极管(PN结二极管234)。N型区域1116和上覆P型区域1118一起形成顶部二极管(PN结二极管232)，其中P型区域1118形成SENSE节点。深沟槽结构1120和MTI结构1130之间的N型区域1116和P型区域1118的部分形成PN结二极管222。深沟槽结构1120包括衬埋深沟槽结构的电介质层1122和填充深沟槽结构1120的多晶硅层1124。同样，MTI结构1130包括衬埋MTI结构的电介质层1132和填充MTI结构1130的多晶硅层1134。

由于N型区域1114不被MTI结构1130中断，因此PN结二极管222的阴极电连接到PN结二极管232和234的阴极，便利地形成MID节点。因此，图11的横截面中所示的具有MTI结构1130的设备结构可用于形成链路耦合元件220和泄漏补偿元件230。

图11中所示的设备结构可使用已知的集成电路制造技术来实现，包括美国专利No.10,026,728中所述的那些技术以及其他已知技术。在图11所示的实施方案中，设备结构使用批量工艺，但在其他实施方案中，它们可形成有对应的外延结构。

图12示出了可用于实现图2的泄漏补偿电路200的一部分的又一集成电路1200的横截面。图12所示的集成电路1200的部分实现了链路耦合元件220和泄漏补偿元件230。集成电路1200包括具有形成底部二极管(PN结二极管234)的阳极的Pepi区域的半导体主体1210。N型区域1220覆盖在Pepi区域上，并且在链路耦合元件220中形成反串联二极管的共阴极区域以及PN结二极管222的阴极区域。在各种实施方案中，N型区域1020可为深N阱区、N型降低表面场区((NRESURF)或N型阱区。集成电路1200包括形成MID节点的N型半导体阱区1230、1240和1250，MID节点从深N阱区1220延伸至半导体主体1210的表面。N型阱区1230和N型阱区1250将P型阱区1260与周围电路隔离。P阱区1260形成泄漏补偿元件230的PN结二极管232的阳极，并且还形成SENSE节点。N型阱区1250和N型阱区1240将P型阱区1270与周围电路隔离。P型阱区1270形成链路耦合元件220的PN结二极管222的阳极，并且还形成CTRL节点。

图13示出了可用于实现图2的泄漏补偿电路200的一部分的又一集成电路1300的横截面。集成电路1300包括具有形成底部二极管(PN结二极管234)的阳极的Pepi区域的半导体主体1310。第一N型区域1320覆盖Pepi区域并形成反串联二极管的共阴极区域。集成电路1300包括形成MID节点的N型半导体阱区1330和1340，MID节点从第一N型区域1320延伸至半导体主体1310的表面。N阱区1330和1340围绕和隔离P型阱区1350。P型阱区1350形成泄漏补偿元件230的PN结二极管232的阳极，并且还形成SENSE节点。第二N型区域1360覆盖Pepi区域并形成第二反串联二极管的共阴极区域。集成电路1300包括形成MID节点的N型阱区1370和1380，MID节点从第二N型区域1360延伸至半导体主体1310的表面。N型阱区1370和1380围绕和隔离P阱区1390。P型阱区1390形成链路耦合元件220的PN结二极管222的阳极，并且还形成CTRL节点。在各种实施方案中，N区域1320和1360可为深N阱区、NRESURF区或N型阱区。集成电路1300的该部分示出了可用于仅使用一种类型的设备结构来实现链路耦合元件220和泄漏补偿元件230的设备结构，在这种情况下存在PN结二极管224但不使用其。

图14示出了可用于实现图2的泄漏补偿电路200的一部分的又一集成电路1400的横截面。集成电路1400包括具有形成底部二极管(PN结二极管234)的阳极的Pepi区域的半导体主体1410。第一N型区域1430覆盖Pepi区域并形成反串联二极管的共阴极区域。集成电路1400包括形成MID节点的N型阱区1440和1450，MID节点从第一N型区域1430延伸至半导体主体1410的表面。N型阱区1430和1450围绕和隔离P型阱区1460。P型阱区1460形成泄漏补偿元件230的PN结二极管232的阳极，并且还形成SENSE节点。第二N型区域1470覆盖Pepi区域并形成第二反串联二极管的共阴极区域。集成电路1300包括也形成MID节点的N型阱区1480和1490，MID节点从第二N型区域1470延伸至半导体主体1310的表面并且通过金属导体连接到N型阱区1450。N型阱区1480和1490围绕和隔离P型阱区1492。P型阱区1492形成链路耦合元件220的PN结二极管222的阳极，并且还形成CTRL节点。集成电路1400的该部分示出了可用于仅使用一种类型的设备结构来实现链路耦合元件220和泄漏补偿元件230的设备结构，在这种情况下存在PN结二极管224但不使用其。

此外，集成电路1400包括形成PN结二极管236的阴极的N型阱区1420。PN结二极管236的阳极形成于半导体主体1410中。N型阱1420通过金属连接连接至MID节点，例如在N型阱区1440处。二极管236与二极管234并联操作以増加反向饱和电流。图14所示的集成电路1400的部分实现了链路耦合元件230的修改，修改具有増大的底部二极管的接合面积，从而在MID节点被偏置至相对高的电压时允许増大的反向饱和电流。

因此，如本文所公开的泄漏补偿电路和方法准确地补偿了不容易通过常规技术补偿的小的泄漏电流。泄漏补偿电路表现出温度依赖性，其将跟踪各种泄漏源(诸如ESD保护二极管)的温度依赖性。在一种形式中，泄漏补偿电路包括缓冲放大器、链路耦合元件和泄漏补偿元件。缓冲放大器具有输出和连接到感测节点的输入。链路耦合元件具有输出和连接到缓冲放大器的输出的输入，其中链路耦合元件在从输入到其输出的方向上是单向的。泄漏补偿元件具有连接到感测节点的第一电流端子、连接到链路耦合元件的输出的控制端子、以及连接到参考电压端子的第二电流端子。

泄漏补偿电路包括能够注入具有可变量值和可变标志的补偿电流I_COMP的泄漏补偿元件。它充当电压控制的双向电流源，并可进行原位泄漏补偿。因此，结合泄漏补偿电路的传感器电路可实现更高的动态输入范围。

上文所公开的主题应被视为示例性的而非限制性的，并且所附权利要求书旨在涵盖落在权利要求书的真实范围内的所有此类修改、增强和其他实施方案。例如，缓冲放大器、链路耦合元件和泄漏补偿元件中的每一者的各种实施方案是可能的。例如，缓冲放大器可以多种方式为SENSE节点生成期望的偏移。链路耦合元件可利用诸如二极管、MOS晶体管源极跟随器或双极型晶体管发射极跟随器的单向电路元件来实现。渗漏补偿元件也可以多种方式来实现。如果将反串联二极管用于链路耦合元件，则反串联二极管可具有背靠背阴极或背靠背阳极。反串联二极管也可利用各种集成电路设备结构来实现，包括其中链路耦合元件和泄漏补偿元件使用MTI结构共享共埋扩散区的结构。

在一种形式中，泄漏补偿电路包括：缓冲放大器，该缓冲放大器具有输出和耦合到感测节点的输入；链路耦合元件，该链路耦合元件具有输出和耦合到缓冲放大器的输出的输入，其中链路耦合元件在从输入到其输出的方向上是单向的；和泄漏补偿元件，该泄漏补偿元件具有耦合到感测节点的第一电流端子、耦合到链路耦合元件的输出的控制端子、以及耦合到参考电压端子的第二电流端子。

根据一个方面，缓冲放大器包括单端非反相放大器，单端非反相放大器具有耦合到感测节点的正输入、以及耦合到缓冲放大器的输出的输出。根据该方面，缓冲放大器还可包括：可变偏移发生器，该可变偏移发生器耦合在感测节点与差分放大器的正输入和差分放大器的负输入之一之间，并且具有用于接收数字修正信号的控制输入；以及偏移电路，该偏移电路具有耦合到可变偏移发生器的控制输入以提供数字修正信号的输出。

根据另一个方面，链路耦合元件包括金属氧化物半导体(MOS)晶体管，其具有耦合到第二参考电压端子的漏极、耦合到缓冲放大器的输出的栅极、以及耦合到泄漏补偿元件的控制端子的源极。

根据又一个方面，链路耦合元件包括双极型晶体管，其具有耦合到第二参考电压端子的集电极、耦合到缓冲放大器的输出的基极、以及耦合到泄漏补偿元件的控制端子的发射极。

根据又一个方面，泄漏补偿元件包括反串联二极管，该反串联二极管具有耦合到感测节点的第一电流端子、耦合到参考电压端子的第二电流端子、以及充当泄漏补偿元件的控制端子的中间端子，该中间端子耦合到链路耦合元件的输出。根据该方面，反串联二极管可包括具有耦合到感测节点的阳极和形成反串联二极管的中间端子的阴极的第一PN二极管、以及具有耦合到参考电压端子的阳极和耦合到第一PN二极管的阴极的阴极的第二PN二极管。

根据另一个方面，泄漏补偿电路还包括用于补偿感测节点和泄漏补偿元件的第一电流端子之间的回路的滤波器。

在另一种形式中，集成电路具有泄漏补偿电路，该泄漏补偿电路包括：缓冲放大器，该缓冲放大器具有输出和耦合到感测节点的输入；链路耦合元件，该链路耦合元件具有输出和耦合到缓冲放大器的输出的输入，其中链路耦合元件在从输入到其输出的方向上是单向的；和泄漏补偿元件，该泄漏补偿元件具有耦合到感测节点的第一电流端子、耦合到链路耦合元件的输出的控制端子、以及耦合到参考电压端子的第二电流端子。

根据一个方面，泄漏补偿元件的第一电流端子形成于集成电路的第一区域中，并且第一区域包括在第一区域中形成的至少一个半导体设备。

根据另一个方面，泄漏补偿元件包括反串联二极管，该反串联二极管具有耦合到感测节点的第一电流端子、耦合到参考电压端子的第二电流端子、以及形成泄漏补偿元件的控制端子的中间端子，该中间端子耦合到链路耦合元件的输出。根据该方面，反串联二极管可包括具有耦合到感测节点的阳极和形成反串联二极管的中间端子的阴极的第一PN二极管、以及具有耦合到参考电压端子的阳极和耦合到第一PN二极管的阴极的阴极的第二PN二极管。在这种情况下，集成电路还可包括第一导电类型的半导体区域，其中半导体区域形成第一PN二极管和第二PN二极管二者的端子区域。根据该方面，集成电路还可包括第一导电类型的半导体区域，其中半导体区域形成反串联二极管的端子区域和其他半导体设备的端子。

根据又一个方面，使用金属连接将链路耦合元件的输出和泄漏补偿元件的控制端子耦合到一起。

在另一种形式中，对流入或流出感测节点的泄漏电流执行泄漏补偿的方法包括：缓冲感测节点上的电压，以及响应于缓冲向中间节点提供缓冲电压；将缓冲电压单向耦合到控制节点；以及通过将泄漏补偿元件的控制端子耦合到控制节点，将具有耦合到感测节点的第一电流端子和耦合到参考电压端子的第二电流端子的泄漏补偿元件偏置。

根据一个方面，该缓冲包括使用差分放大器缓冲感测节点上的电压，以及向差分放大器施加偏移。

根据另一方面，将缓冲电压单向耦合到控制节点包括使用PN二极管将缓冲电压耦合到控制节点。

根据又一个方面，将缓冲电压单向耦合到控制节点包括使用金属氧化物半导体(MOS)晶体管将缓冲电压耦合到控制节点，该金属氧化物半导体(MOS)晶体管具有耦合到第二参考电压端子的漏极、用于接收缓冲电压的栅极以及耦合到中间节点的源极。

根据又一个方面，将缓冲电压单向耦合到控制节点包括耦合双极型晶体管，该双极型晶体管具有耦合到第二参考电压端子的集电极、用于接收缓冲电压的基极以及耦合到控制节点的发射极。

根据又一个方面，偏置泄漏补偿元件包括偏置反串联二极管，反串联二极管具有耦合到感测节点的第一电流端子、耦合到参考电压端子的第二电流端子、以及耦合到控制节点的中间端子。

因而，在法律允许的最大程度上，本发明的范围应该由以下权利要求书及其等同形式所容许的最宽泛解释来确定，并且不应受到前述详细说明的约束或限制。