CN111404135B - 用于超低漏电的esd保护电路 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种用于超低漏电的ESD保护电路，所述ESD保护电路包括信号输入单元及ESD泄放电路，所述信号输入单元与内部电路和GND相连，ESD泄放电路与电源和GND相连，所述信号输入单元包括：若干第一二极管，电性连接于信号输入端与电源和/或信号输入端与GND之间；若干第二二极管，电性连接于第一二极管与电源和/或第一二极管与GND之间；电压跟随器，电性连接于信号输入端和第一二极管与第二二极管之间，用于复制输入信号；所述ESD保护电路通过第一二极管和第二二极管构成干泄放通路，正常工作时，各第一二极管两端的电压相等。本发明解决了ESD保护电路中二极管的漏电问题，具备ESD能力和超低漏电能力。

Description

用于超低漏电的ESD保护电路
技术领域
本发明属于ESD保护技术领域，具体涉及一种用于超低漏电的ESD保护电路。
背景技术
静电放电(ESD，Electro-Static discharge)现象是引起集成电路产品失效的最主要的可靠性问题，据研究调查表明，集成电路失效产品中的30％都是由于遭受静电放电现象所引起的。因此，改善集成电路静电放电防护的可靠性对提高产品的成品率乃至带动整个国民经济具有不可忽视的作用。
参图1所示为现有技术中ESD保护电路的示意图，输入信号首先经过信号输入单元，然后再连接到内部电路。信号输入单元通常是对电源的二极管D1和对GND的二极管D2(或者只有对GND的二极管D2)组成。当输入信号对GND触发ESD时，泄放通路主要包括ESDPath A(自信号输入端经过二极管D1，再通过ESD泄放通路到GND)和ESD Path B(自GND通过二极管D2到信号输入端)。其中，二极管D1和二极管D2是ESD通路的主要器件，ESD要求越大，要求D1/D2的尺寸越大。
参图2、图3所示，正常应用时，二级管D1和D2处于反向结，二极管在高温高压差时存在明显漏电，而且尺寸越大，漏电流IB也越大，这样就不能满足超低漏电应用场景。
因此，针对上述技术问题，有必要提供一种用于超低漏电的ESD保护电路。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于超低漏电的ESD保护电路，以同时实现ESD能力和超低漏电能力。
为了实现上述目的，本发明一实施例提供的技术方案如下：
一种用于超低漏电的ESD保护电路，所述ESD保护电路包括信号输入单元及ESD泄放电路，所述信号输入单元与内部电路和GND相连，ESD泄放电路与电源和GND相连，所述信号输入单元包括：
若干第一二极管，电性连接于信号输入端与电源和/或信号输入端与GND之间；
若干第二二极管，电性连接于第一二极管与电源和/或第一二极管与GND之间；
电压跟随器，电性连接于信号输入端和第一二极管与第二二极管之间，用于复制输入信号；
所述ESD保护电路通过第一二极管和第二二极管构成干泄放通路，正常工作时，各第一二极管两端的电压相等。
一实施例中，所述第一二极管包括二极管D11和二极管D12，第二二极管包括二极管D21和二极管D22，二极管D11的正极与信号输入端相连，二极管D11的负极与二极管D21的正极相连，二极管D21的负极与电源相连，二极管D12的负极与信号输入端相连，二极管D12的正极与二极管D22的负极相连，二极管D22的正极与GND相连。
一实施例中，所述ESD保护电路包括自信号输入端经过二极管D11、二极管D21及ESD泄放电路到GND的第一泄放通路和自GND经过二极管D22、二极管D12到信号输入端的第二泄放通路。
一实施例中，所述电压跟随器的输入端与信号输入端相连，输出端与二极管D11的负极和二极管D12的正极相连。
一实施例中，所述ESD保护电路正常工作时，二极管D11和二极管D12两端的电压均为输入电压。
一实施例中，所述第一二极管包括二极管D13和二极管D14，第二二极管包括二极管D23，二极管D13的正极和二极管D14的负极分别与信号输入端相连，二极管D13的负极和二极管D14的正极分别与二极管D14的负极相连，二极管D14的正极与GND相连。
一实施例中，所述ESD保护电路包括自信号输入端经过二极管D13、二极管D23到GND的第三泄放通路和自GND经过二极管D23、二极管D14到信号输入端的第四泄放通路。
一实施例中，所述电压跟随器的输入端与信号输入端相连，输出端与二极管D13的负极和二极管D14的正极相连。
一实施例中，所述ESD保护电路正常工作时，二极管D13和二极管D14两端的电压均为输入电压。
一实施例中，所述信号输入单元包括焊盘，所述第一二极管、第二二极管及电压跟随器集成于所述焊盘上。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明中通过电压跟随器将输入信号复制到与信号输入端相连的二极管的一端，与信号输入端相连的二极管的两端电压压差为零，解决了二极管的漏电问题，具备ESD能力和超低漏电能力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中ESD保护电路的示意图；
图2为现有技术中二极管漏电的示意图；
图3为现有技术中二极管工作时的温度-漏电流曲线图；
图4为本发明第一实施例中用于超低漏电的ESD保护电路的示意图；
图5为本发明第二实施例中用于超低漏电的ESD保护电路的示意图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细描述。但该等实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据该等实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
本发明公开了一种用于超低漏电的ESD保护电路，该ESD保护电路包括信号输入单元及ESD泄放电路，信号输入单元与内部电路和GND相连，ESD泄放电路与电源和GND相连，信号输入单元包括：
若干第一二极管，电性连接于信号输入端与电源和/或信号输入端与GND之间；
若干第二二极管，电性连接于第一二极管与电源和/或第一二极管与GND之间；
电压跟随器，电性连接于信号输入端和第一二极管与第二二极管之间，用于复制输入信号；
ESD保护电路通过第一二极管和第二二极管构成干泄放通路，正常工作时，各第一二极管两端的电压相等。
以下结合具体实施例对本发明的ESD保护电路作进一步说明。
参图4所示为本发明第一实施例中ESD保护电路的示意图，该ESD保护电路包括信号输入单元10及ESD泄放电路20，信号输入单元10与内部电路30和GND相连，ESD泄放电路20与电源40和GND相连，电源40还与信号输入单元10相连。
本实施例中的信号输入单元包括：
第一二极管，电性连接于信号输入端与电源和信号输入端与GND之间；
第二二极管，电性连接于第一二极管与电源和第一二极管与GND之间；
电压跟随器，电性连接于信号输入端和第一二极管与第二二极管之间，用于复制输入信号。
具体地，第一二极管包括二极管D11和二极管D12，第二二极管包括二极管D21和二极管D22，二极管D11的正极与信号输入端相连，二极管D11的负极与二极管D21的正极相连，二极管D21的负极与电源相连，二极管D12的负极与信号输入端相连，二极管D12的正极与二极管D22的负极相连，二极管D22的正极与GND相连。二极管D11和D21对电源且串联设置，二极管D21和D22对GND且串联设置。
当输入信号对GND触发ESD时，ESD保护电路包括自信号输入端经过二极管D11、二极管D21及ESD泄放电路到GND的第一泄放通路(ESD Path C)和自GND经过二极管D22、二极管D12到信号输入端的第二泄放通路(ESD Path D)。
电压跟随器的输入端与信号输入端相连，输出端与二极管D11的负极和二极管D12的正极相连，用于将输入信号Vin复制到二极管D11的负极和二极管D12的正极，Vin_Copy即输入信号的复制信号。
本实施例中信号输入单元包括焊盘，二极管D11、二极管D12、二极管D21、二极管D22及电压跟随器集成于焊盘上。
ESD保护电路正常工作时，二极管D11和二极管D12两端的电压Vin和Vin_Copy相等，与输入信号相连的两个二极管(D11和D12)的两端电压压差为零，因此二级管D11和D12就不存在漏电。这样，电路就满足了ESD能力，有能实现超低漏电能力。
参图5所示为本发明第二实施例中ESD保护电路的示意图，该ESD保护电路包括信号输入单元10及ESD泄放电路20，信号输入单元10与内部电路30和GND相连，ESD泄放电路20与电源40和GND相连。
本实施例中的信号输入单元包括：
第一二极管，电性连接于信号输入端与GND之间；
第二二极管，电性连接于第一二极管与GND之间；
电压跟随器，电性连接于信号输入端和第一二极管与第二二极管之间，用于复制输入信号。
具体地，第一二极管包括二极管D13和二极管D14，第二二极管包括二极管D23，二极管D13的正极和二极管D14的负极分别与信号输入端相连，二极管D13的负极和二极管D14的正极分别与二极管D14的负极相连，二极管D14的正极与GND相连。二极管D13和D14对电源且并联设置，二极管D23对GND且与并联后的二极管D13和D14串联设置，二极管D13和D14方向相反，构成双向二极管。
当输入信号对GND触发ESD时，ESD保护电路包括自信号输入端经过二极管D13、二极管D23到GND的第三泄放通路(ESD Path E)和自GND经过二极管D23、二极管D14到信号输入端的第四泄放通路(ESD PathF)。
电压跟随器的输入端与信号输入端相连，输出端与二极管D13的负极和二极管D14的正极相连，用于将输入信号Vin复制到二极管D13的负极和二极管D14的正极，Vin_Copy即输入信号的复制信号。
本实施例中信号输入单元包括焊盘，二极管D13、二极管D14、二极管D23及电压跟随器集成于焊盘上。
ESD保护电路正常工作时，二极管D13和二极管D14两端的电压Vin和Vin_Copy相等，与输入信号相连的两个二极管(D13和D14)的两端电压压差为零，因此二级管D13和D14就不存在漏电。这样，电路就满足了ESD能力，有能实现超低漏电能力。
应当理解的是，上述两个实施例中的内部电路及ESD泄放电路均为现有技术中的电路，本发明中不再进行赘述。
另外，上述两个实施例中分别以4个二极管和3个二极管的实施方案为例进行说明，在其他实施例中每个二极管也可以通过串联或并联多个二极管的方案进行替换，凡是在ESD保护电路中采用电压跟随器来控制二极管两端电压以降低漏电流的技术方案均属于本发明的保护范围，此处不再进行详细说明。
由以上技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：
本发明中通过电压跟随器将输入信号复制到与信号输入端相连的二极管的一端，与信号输入端相连的二极管的两端电压压差为零，解决了二极管的漏电问题，具备ESD能力和超低漏电能力。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施例加以描述，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种用于超低漏电的ESD保护电路，所述ESD保护电路包括信号输入单元及ESD泄放电路，所述信号输入单元与内部电路和GND相连，ESD泄放电路与电源和GND相连，其特征在于，所述信号输入单元包括：
若干第一二极管，电性连接于信号输入端与电源和/或信号输入端与GND之间；
若干第二二极管，电性连接于第一二极管与电源和/或第一二极管与GND之间；
电压跟随器，电性连接于信号输入端和第一二极管与第二二极管之间，用于复制输入信号；
所述ESD保护电路通过第一二极管和第二二极管构成干泄放通路，正常工作时，各第一二极管两端的电压相等；
所述第一二极管包括二极管D13和二极管D14，第二二极管包括二极管D23，二极管D13的正极和二极管D14的负极分别与信号输入端相连，二极管D13的负极和二极管D14的正极分别与二极管D14的负极相连，二极管D14的正极与GND相连；
所述ESD保护电路包括自信号输入端经过二极管D13、二极管D23到GND的第三泄放通路和自GND经过二极管D23、二极管D14到信号输入端的第四泄放通路。
2.根据权利要求1所述的用于超低漏电的ESD保护电路，其特征在于，所述电压跟随器的输入端与信号输入端相连，输出端与二极管D13的负极和二极管D14的正极相连。
3.根据权利要求2所述的用于超低漏电的ESD保护电路，其特征在于，所述ESD保护电路正常工作时，二极管D13和二极管D14两端的电压均为输入电压。
4.根据权利要求1所述的用于超低漏电的ESD保护电路，其特征在于，所述信号输入单元包括焊盘，所述第一二极管、第二二极管及电压跟随器集成于所述焊盘上。
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