CN102723702A - 一种用于片上静电释放保护的双反馈的电源钳位 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于片上静电释放保护的双反馈的电源钳位，包括在VDD和GND之间采用RC触发的晶体管反馈电路，其中，所述反馈电路包括一P型级联晶体管和一N型级联晶体管，还包括有一电阻，所述电阻用于降低电路正常工作时的大尺寸晶体管电压；所述反馈电路还具有Filter电位点、INV1OUT电位点、INV2OUT电位点和栅极电位点。使用本发明，通过一个P型级联晶体管和一个N型级联晶体管来形成的反馈电路，有效地延长用于静电释放（ESD）电流释放的大尺寸晶体管（BigFET）的导通时间，确保静电释放（ESD）脉冲完全释放，来抑制静电释放（ESD）保护电路的误触发，减小功率钳位电路占用面积和漏电。
Description
技术领域
本发明涉及一种集成电路I/O中芯片静电保护电路设计的领域，尤其涉及一种用于片上静电释放保护的双反馈的电源钳位。
背景技术
为了对芯片提供片上保护，需要在VDD和GND之间进行电源钳位保护，通常采用RC触发（RC-trigger）一个大尺寸晶体管的方式。一方面，为了确保静电释放（ESD）脉冲发生时大尺寸晶体管保持全导通状态，需要大的RC时间常数（大于或等于HBM脉冲宽度，1us），也就需要大面积的电容，不仅造成了芯片面积浪费，而且对先进工艺而言，由于大的漏电，会造成大的功耗。另一方面，大的RC时间常数，会在施加快速升高的工作电压时造成静电释放（ESD）保护器件的误触发。目前延长静电释放（ESD）保护器件导通时间的方法还有如下：1、单反馈设计来阻止和延缓大尺寸晶体管栅极电压的下降；2、双回路电路设计。但上述方法不容易充分保证静电释放（ESD）脉冲完全功过。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于片上静电释放保护的双反馈的电源钳位，以解决现有采用大的电容设计来提高RC常数会浪费芯片面积和造成大的功耗，以及单反馈设计不容易充分保证静电释放（ESD）脉冲完全功过。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种用于片上静电释放保护的双反馈的电源钳位，包括在VDD和GND之间采用RC触发的晶体管反馈电路，其中，所述反馈电路包括一P型级联晶体管和一N型级联晶体管，还包括有一电阻，所述电阻用于降低电路正常工作时的大尺寸晶体管电压；所述反馈电路还具有Filter电位点、INV1OUT电位点、INV2OUT电位点和栅极电位点，所述RC触发的时间常数控制所述Filter电位点、所述INV1OUT电位点和所述INV2OUT电位点的高低电位。
上述的一种用于片上静电释放保护的双反馈的电源钳位，其中，当静电释放脉冲发生初始阶段， 所述RC触发时间常数小于脉冲电压升速，所述Filter电压保持低电位，所述INV1OUT电压为高电位，同时，所述P型级联晶体管和所述N型级联晶体管都处于导通状态，所述INV2OUT电压为低电位，所述栅极电压为高电位，使得所述大尺寸晶体管电压呈完全导通状态，提供静电释放电流通道。
上述的一种用于片上静电释放保护的双反馈的电源钳位，其中，当到所述RC触发时间常数，所述Filter电压升高至高电位，所述INV1OUT电压为低电位，所述P型级联晶体管和所述N型级联晶体管处于截止状态，同时，由于所述INV2OUT电压被保持在低电位，延长所述大尺寸晶体管的导通时间。
上述的一种用于片上静电释放保护的双反馈的电源钳位，其中，当所述静电释放脉冲通过后，所述电路进入正常状态，所述电阻将所述栅极电压降至零电位。
上述的一种用于片上静电释放保护的双反馈的电源钳位，其中，所述电阻阻值为2k欧。
本发明由于采用了上述技术，使之具有的积极效果是：
通过一个P型级联晶体管和一个N型级联晶体管来形成的反馈电路，有效地延长用于静电释放（ESD）电流释放的大尺寸晶体管（BigFET）的导通时间，确保静电释放（ESD）脉冲完全释放，来抑制静电释放（ESD）保护电路的误触发，减小功率钳位电路占用面积和漏电。
附图说明
图1是本发明的一种用于片上静电释放保护的双反馈的电源钳位的工作示意图。
具体实施方式
以下结合附图给出本发明一种改善深亚微米NMOS器件静电释放（ESD）保护能力的器件的具体实施方式。
下面结合原理图和具体操作实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明的一种用于片上静电释放保护的双反馈的电源钳位的工作示意图，请参见图1所示。本发明的一种用于片上静电释放保护的双反馈的电源钳位的工作示意图，包括有位于VDD1和GND2之间的采用RC触发的晶体管反馈电路。该反馈电路包括有一P型级联晶体管3（MPFB，Cascaded PFET）和一个N型级联晶体管4（MNFB，Cascaded NFET）。还包括有一电阻5，通过电阻5用来降低电路正常工作时大尺寸晶体管6（BigFET）的栅极电压。反馈电路还具有Filter7电位点、INV1OUT8电位点、INV2OUT9电位点和栅极10电位点， 通过RC触发的时间常数来控制Filter7电位点、INV1OUT8电位点和INV2OUT9电位点的高低电位。
本发明在上述基础上还具有如下实施方式：
本发明的第一实施例中，请继续参见图1所示。当静电释放（ESD）脉冲发生初始阶段，由于RC时间常数小于脉冲电压升速，Filter7的电压保持低电位，INV1OUT8的电压为高电位。同时，P型级联晶体管3和N型级联晶体管4都处于导通状态，INV2OUT9的电压低电位，栅极10的电压为高电位，使得大尺寸晶体管6电压呈完全导通状态，提供静电释放电流通道。
本发明的第二实施例中，当到RC时间常数，Filter7的电压升高至高电位，INV1OUT8的电压为低电位，P型级联晶体管3和N型级联晶体管4处于截止状态，MP2 11导通，但是由于P型级联晶体管3关闭，INV2OUT9的电压被保持在低电位，延长了大尺寸晶体管6导通时间。由于INV2OUT9和F1 12之间的电荷共享作用，INV2OUT9的电压电位缓慢升高，同时P型级联晶体管3的亚阈值电流也会使INV2OUT9缓升至VDD1，这时MN3 13导通，但由于N型级联晶体管4处于关闭状态，栅极10的电压只能通过N型级联晶体管4的亚阈值电流缓慢降低，再次延长了大尺寸晶体管6的导通时间，使得静电释放（ESD）脉冲能够在整个脉冲幅度通过大尺寸晶体管6流过。
本发明的第三实施例中，当静电释放（ESD）脉冲通过后，芯片电路进入正常状态，电阻5可将栅极10的电压降至零电位。
本发明的第四实施例中，电阻5阻值约为2k欧。
综上所述，使用本发明的一种用于片上静电释放保护的双反馈的电源钳位，通过一个P型级联晶体管和一个N型级联晶体管来形成的反馈电路，有效地延长用于静电释放（ESD）电流释放的大尺寸晶体管（BigFET）的导通时间，确保静电释放（ESD）脉冲完全释放，来抑制静电释放（ESD）保护电路的误触发，减小功率钳位电路占用面积和漏电。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的方法和处理过程应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种用于片上静电释放保护的双反馈的电源钳位，包括在VDD和GND之间采用RC触发的晶体管反馈电路，其特征在于，所述反馈电路包括一P型级联晶体管和一N型级联晶体管，还包括有一电阻，所述电阻用于降低电路正常工作时的大尺寸晶体管电压；所述反馈电路还具有Filter电位点、INV1OUT电位点、INV2OUT电位点和栅极电位点，所述RC触发的时间常数控制所述Filter电位点、所述INV1OUT电位点和所述INV2OUT电位点的高低电位。
2.根据权利要求1所述的用于片上静电释放保护的双反馈的电源钳位，其特征在于，当静电释放脉冲发生初始阶段， 所述RC触发时间常数小于脉冲电压升速，所述Filter电压保持低电位，所述INV1OUT电压为高电位，同时，所述P型级联晶体管和所述N型级联晶体管都处于导通状态，所述INV2OUT电压为低电位，所述栅极电压为高电位，使得所述大尺寸晶体管电压呈完全导通状态，提供静电释放电流通道。
3.根据权利要求1所述的用于片上静电释放保护的双反馈的电源钳位，其特征在于，当到所述RC触发时间常数，所述Filter电压升高至高电位，所述INV1OUT电压为低电位，所述P型级联晶体管和所述N型级联晶体管处于截止状态，同时，由于所述INV2OUT电压被保持在低电位，延长所述大尺寸晶体管的导通时间。
4.根据权利要求1所述的用于片上静电释放保护的双反馈的电源钳位，其特征在于，当所述静电释放脉冲通过后，所述电路进入正常状态，所述电阻将所述栅极电压降至零电位。
5.根据权利要求1所述的用于片上静电释放保护的双反馈的电源钳位，其特征在于，所述电阻阻值为2k欧。
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