DE102014115583A1 - Kombinierte, aktive esd-klemmschaltung für kaskadierte spannungsanschlüsse - Google Patents

Kombinierte, aktive esd-klemmschaltung für kaskadierte spannungsanschlüsse Download PDF

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Abstract

Eine kombinierte, elektrostatische Entlade-Klemmschaltung für kaskadierte Spannungsanschlüsse kann einen elektronischen Schalter (305), mehrere Entladepfade (303) und mehrere Auslöseschaltungen (301) aufweisen. Als Antwort auf ein Erfassen eines Spannungsereignisses über zwei beliebigen Spannungsanschlüssen (V1, V2, V3, VN) kann der Auslöseschaltkreis (301) den elektronischen Schalter (305) einschalten, was bewirkt, dass ein von dem Spannungsereignis bewirkter Strom durch einen oder mehrere der Entladepfade (303) statt durch einen funktionalen Schaltkreis, welcher möglicherweise durch den von dem Spannungsereignis bewirkten Strom beschädigt werden könnte, fließt.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Diese Offenbarung betrifft Elektronik und insbesondere betrifft sie einen Schutzschaltkreis für elektrostatische Entladungen.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Ein Ungleichgewicht von elektrischen Ladungen innerhalb oder auf der Fläche eines Materials erzeugt statische Elektrizität. Dieses Ladungsungleichgewicht wird üblicherweise als ein Ergebnis von etwas beobachtet, was als Reibungselektrizität bekannt ist, welche auch als triboelektrische Ladung bezeichnet wird. Die triboelektrische Ladung bewirkt, dass Materialien mit schwach gebundenen Elektronen durch Reibung mit Materialien mit dünn besetzten äußeren Schalen Elektronen verlieren, was dazu führt, dass ein Material positiv geladen wird und das andere Material negativ geladen wird. Eine elektrostatische Entladung (engl: electrostatic discharge, ESD) ist der durch einen Kontakt bewirkte plötzliche Fluss von Elektrizität zwischen zwei Objekten. Im täglichen Leben tritt ein übliches Beispiel einer triboelektrischen Ladung auf, wenn jemand über einen Boden geht, wobei ein Aufbau einer statischen Elektrizität erzeugt wird, und ein übliches Beispiel einer ESD tritt auf, wenn diese Person einen Lichtschalter oder ein anderes leitendes Material berührt, was manchmal zu einem kleinen Funken führt.
  • Der in dem obigen Beispiel erzeugte Funken ist typischerweise harmlos und manchmal sogar nicht wahrnehmbar für menschliche Wesen, aber kann möglicherweise stark schädigend für elektronische Vorrichtungen und Komponenten sein. Das obige Beispiel einer Person, welche über einen Boden geht und ein leitendes Material berührt, ist nur eines von vielen Beispielen, wie statische Elektrizität aufgebaut werden kann und zu einer ESD führt. Um einen durch eine ESD bewirkten Schaden zu verhindern, beziehen Elektronikhersteller häufig einen ESD-Schutzschaltkreis in elektronische Vorrichtungen und Komponenten, wie zum Beispiel integrierte Schaltkreise (integrated circuits, ICs) und gedruckte Schaltungen (printed circuit boards, PCBs) ein. Ein IC mit einem Masseanschluss und kaskadierten Spannungsanschlüssen (d.h. Anschlüssen mit unterschiedlichen Versorgungsspannungen) kann zum Beispiel einen ESD-Schutzschaltkreis aufweisen, um die funktionalen Schaltkreise zwischen den verschiedenen Anschlusskombinationen vor sowohl positiven als auch negativen ESD-Belastungen zu schützen. Eine Art eines ESD-Schutzschaltkreises, welche in elektronischen Vorrichtungen üblicherweise verwendet wird, ist eine ESD-Klemmschaltung, welche auch als ESD clamp bezeichnet wird. Bei einem Erfassen einer Überspannung oder einer Spannungsspitze über zwei Anschlüssen, welche zum Beispiel von einem ESD-Ereignis bewirkt wird, leitet die ESD-Klemmschaltung einen von der Überspannung oder der Spannungsspitze bewirkten Strom von einem funktionalen Schaltkreis weg, zum Beispiel auf Masse.
  • Ein ESD-Schutzschaltkreis fügt der gesamten Schaltung Komplexität hinzu und benötigt physikalischen Platz auf der Schaltung, kann jedoch in einigen Fällen notwendig sein, um den funktionalen Schaltkreis der Schaltung zu schützen. Ohne den ESD-Schutzschaltkreis ist eine Schaltkreiszuverlässigkeit möglicherweise verringert und der Bedarf für eine zeitaufwendige und kostspielige Ersetzung des Schaltkreises steigt möglicherweise an.
  • Zusammenfassung
  • Diese Offenbarung stellt eine Klemmschaltung für eine elektrostatische Entladung (ESD) vor, welche einen großen elektronischen Schalter, welcher in dieser Offenbarung als ein großer Schalter bezeichnet wird, und verschiedene Auslöseschaltkreise aufweist, um den großen Schalter bei unterschiedlichen Belastungskombinationen einzuschalten, d.h., bei unterschiedlichen Überspannungszuständen über unterschiedlichen Anschlusskombinationen. Durch Verwenden eines großen Schalters mit unterschiedlichen Auslöseschaltungen statt mehrerer getrennter ESD-Klemmschaltungen können die technischen Verfahren dieser Offenbarung einen ESD-Schutzschaltkreis ermöglichen, welcher, verglichen mit ESD-Klemmschaltungen aus dem Stand der Technik, weniger Fläche verwendet, wenn er in einem IC oder auf einer PCB implementiert wird, und welcher ferner einfacher zu implementieren sein kann.
  • Ein Beispiel einer Schaltung weist einen elektronischen Schalter, einen Auslöseschaltkreis, welcher ausgestaltet ist, Spannungsereignisse über mehreren Knoten zu erfassen, und einen Pfadschaltkreis, welcher ausgestaltet ist, einen Strom durch den elektronischen Schalter als Antwort darauf, dass der Auslöseschaltkreis ein Spannungsereignis über zwei Knoten der mehreren Knoten erfasst, zu leiten.
  • Bei einem anderen Beispiel umfasst eine Schaltung einen ersten Anschluss, welcher ausgestaltet ist, eine erste Spannung zu empfangen, einen zweiten Anschluss, welcher ausgestaltet ist, eine zweite Spannung zu empfangen, einen dritten Anschluss, welcher ausgestaltet ist, eine dritte Spannung zu empfangen, einen elektronischen Schalter, welcher mit dem ersten Anschluss und dem dritten Anschluss verbunden ist, einen Auslöseschaltkreis, wobei der Auslöseschaltkreis ausgestaltet ist, ein erstes Spannungsereignis über dem ersten Anschluss und dem dritten Anschluss zu erfassen und als Antwort auf das Erfassen des ersten Spannungsereignisses einen Strom durch den elektronischen Schalter zu leiten und ein zweites Spannungsereignis über dem zweiten Anschluss und dem dritten Anschluss zu erfassen und als Antwort auf das Erfassen des zweiten Spannungsereignisses einen Strom durch den elektronischen Schalter zu leiten und ein drittes Spannungsereignis über dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss zu erfassen und als Antwort auf das Erfassen des dritten Spannungsereignisses einen Strom durch den elektronischen Schalter zu leiten.
  • Die Details von einem oder mehreren Beispielen werden in den beigefügten Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt. Andere Merkmale, Aufgaben und Vorteile werden aus der Beschreibung und den Zeichnungen und aus den Ansprüchen ersichtlich werden.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1A zeigt eine schematische Ansicht eines ESD-Konzepts gemäß dem Stand der Technik, welches unterschiedliche ESD-Klemmschaltungen verwendet, um unterschiedliche Schaltungen zu schützen.
  • 1B zeigt eine schematische Ansicht eines ESD-Konzepts gemäß dem Stand der Technik, welches geschichtete ESD-Klemmschaltungen verwendet, um unterschiedliche Schaltungen zu schützen.
  • 2A zeigt eine Schaltung, welche ein Modell eines menschlichen Körpers (human body model, HBM) darstellt, welcher eine aufgeladene Bedienperson simulieren kann.
  • 2B zeigt ein Beispiel eines Entladeprofils, welches von der HBM-Schaltung der 2A erzeugt wird.
  • 3 zeigt ein Beispiel einer Schaltung, welche einen ESD-Schutz gemäß der technischen Verfahren dieser Offenbarung aufweist.
  • 4A–4C zeigen Beispielabschnitte eines Pfadschaltkreises, welcher verwendet werden kann, um technische Verfahren in dieser Offenbarung zu realisieren.
  • 5 zeigt ein Beispiel einer Schaltung, welche einen ESD-Schutz gemäß der technischen Verfahren dieser Offenbarung aufweist.
  • 6 zeigt ein Beispiel einer Schaltung, welche einen ESD-Schutz gemäß der technischen Verfahren dieser Offenbarung aufweist.
  • 7 zeigt ein Beispiel einer Schaltung, welche einen ESD-Schutz gemäß der technischen Verfahren dieser Offenbarung aufweist.
  • 8 zeigt ein Beispiel einer Schaltung, welche einen ESD-Schutz gemäß der technischen Verfahren dieser Offenbarung aufweist.
  • 9 zeigt ein Beispiel einer Schaltung, welche einen ESD-Schutz gemäß der technischen Verfahren dieser Offenbarung aufweist.
  • 10 zeigt ein Beispiel einer Schaltung, welche einen ESD-Schutz gemäß der technischen Verfahren dieser Offenbarung aufweist.
  • 11 zeigt ein Beispiel einer Schaltung, welche einen ESD-Schutz gemäß der technischen Verfahren dieser Offenbarung aufweist.
  • Beschreibung
  • Diese Offenbarung beschreibt eine Klemmschaltung für elektrostatische Entladungen (ESD), welche einen großen ESD-Schalter, welcher in dieser Offenbarung manchmal als großer Schalter bezeichnet wird, und verschiedene Auslöseschaltungen, sogenannte Trigger-Schaltungen, aufweist, um den großen Schalter bei unterschiedlichen Belastungskombinationen einzuschalten. Elektronische Vorrichtungen verwenden derzeit mehrere ESD-Klemmschaltungen mit unterschiedlichen Spannungsklassen, um die Anschlüsse einer Schaltung gegen ESD-Ereignisse zu schützen. Diese Offenbarung beschreibt technische Verfahren zum Kombinieren mehrerer ESD-Klemmschaltungen in eine ESD-Klemmschaltung, welche einen großen Schalter und verschiedene Auslöseschaltungen aufweist. Durch Verwenden eines großen Schalters mit verschiedenen Auslöseschaltungen statt mehrerer getrennter ESD-Klemmschaltungen können die technischen Verfahren dieser Offenbarung einen ESD-Schutzschaltkreis ermöglichen, welcher weniger Fläche verwendet, wenn er in einem integrierten Schaltkreis (IC) oder auf einer gedruckten Schaltung (printed circuit board, PCB) realisiert wird, und welcher verglichen mit ESD-Klemmschaltungen gemäß dem Stand der Technik ferner einfacher realisiert werden kann. Die technischen Schaltungsdesignverfahren, welche in dieser Offenbarung vorgestellt werden, können in einer großen Gruppe von hochintegrierten Vorrichtungen oder ICs realisiert werden, welche Mikroprozessoren, Mikrokontroller, anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise (ASICs), digitale Signalprozessoren (DSPs), automotive ICs, Sicherheits-ICs und Energieverwaltungs-ICs umfassen, und können ferner in nicht-hochintegrierten Vorrichtungen realisiert werden, welche gedruckte Schaltungen (PCBs) umfassen. Schaltungen, welche die technischen Designverfahren realisieren, welche in dieser Offenbarung vorgestellt werden, können in Konsumelektronik, industrieller Elektronik, automotive Elektronik oder so gut wie beliebigen anderen Arten von Elektronik einbezogen werden.
  • Der ESD-Schalter, welcher verwendet wird, um die technischen Verfahren dieser Offenbarung zu realisieren, ist ein elektronischer Schalter, welcher zum Beispiel eine Vorrichtung mit einem Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET), ein bipolarer Transistor, ein Gallium-Nitrit (GaN) FET, ein Thyristor oder irgendeine andere Art eines elektronischen Schalters sein kann. Diese Offenbarung wird etliche Beispiele von ESD-Schutzschaltungen vorstellen, welche einen MOSFET-Schalter verwenden, welcher in dieser Offenbarung auch als ein BigMOS bezeichnet wird, aber es sollte klar sein, dass andere Arten von Schaltern einschließlich der zuvor aufgeführten ebenso verwendet werden können, um die technischen Verfahren dieser Offenbarung zu realisieren. Wie es in dieser Offenbarung verwendet wird, bezeichnet „groß“ bzw. „big“ in dem Begriff großer Schalter oder BigMOS im Allgemeinen die gesamte Fläche, welche benötigt wird, um den ESD-Schutz zu realisieren. Zum Beispiel weisen bestimmte Komponenten, wie zum Beispiel eine Vorwärtsdiode oder eine Auslöseschaltung, welche verwendet werden können, um die technischen Verfahren dieser Offenbarung zu realisieren und welche nachfolgend detaillierter beschrieben werden, näherungsweise 10% der Größe eines BigMOS auf. Ein BigMOS kann zum Beispiel zwischen 5000µm2 und 100000 µm2 abhängig von spezifizierten ESD-Anforderungen aufweisen.
  • 1A zeigt eine schematische Ansicht einer Vorrichtung 100A, welche ein Beispiel eines ESD-Schutzschaltkreises verwendet. Die Vorrichtung 100A kann zum Beispiel ein IC, eine gedruckte Schaltung (PCB) oder irgendeine andere Art einer Schaltung sein. Die Vorrichtung 100A weist einen Schaltung 102, eine Schaltung 104, eine Schaltung 106, eine ESD-Klemmschaltung 108, eine ESD-Klemmschaltung 110 und eine ESD-Klemmschaltung 112 auf. Die Schaltung 102, die Schaltung 104 und die Schaltung 105 stellen funktionale Schaltungen dar, d.h., sie sind ausgestaltet, die gewünschte Funktionalität der Vorrichtung 100A auszuführen. Die ESD-Klemmschaltung 108, die ESD-Klemmschaltung 110 und die ESD-Klemmschaltung 112 stellen einen ESD-Schutzschaltkreis dar, d.h., sie sind ausgestaltet, die Schaltung 102, die Schaltung 104 und die Schaltung 106 vor ESD-Ereignissen zu schützen. Die Vorrichtung 100A weist einen Spannungsanschluss 114, einen Spannungsanschluss 116 und einen Spannungsanschluss 118 auf, welche ausgestaltet sind, unterschiedliche Klassen von Spannungen zu empfangen. Die Spannungsanschlüsse 114, 116 und 118 sind ausgestaltet, VCP, Vbat bzw. GND zu empfangen. VCP kann zum Beispiel eine höhere Spannung als Vbat sein, welche wiederum eine höhere Spannung als GND sein kann.
  • Die Schaltung 102 ist zwischen dem Spannungsanschluss 114 und dem Spannungsanschluss 116 angeordnet und damit verbunden und in dem Fall, wenn ein ESD-Ereignis eine Spannungsdifferenz größer als VCP-Vbat plus eine Reserve über den Spannungsanschlüssen 114 und 116 bewirkt, ist die ESD-Klemmschaltung 108 ausgestaltet, einen Strom von der Schaltung 102 wegzuleiten und somit die Schaltung 102 vor einer Überspannung über den Spannungsanschlüssen 114 und 116 zu schützen. Ebenso ist die Schaltung 104 zwischen dem Spannungsanschluss 116 und dem Spannungsanschluss 118 angeordnet und damit verbunden und in Fällen, wenn ein ESD-Ereignis eine Spannungsdifferenz größer als Vbat-GND plus eine Reserve über den Spannungsanschlüssen 116 und 118 bewirkt, ist die ESD-Klemmschaltung 110 ausgestaltet, einen Strom von der Schaltung 104 wegzuleiten, wodurch somit die Schaltung 104 vor einer Überspannung über den Spannungsanschlüssen 116 und 118 geschützt wird. Die Schaltung 106 ist zwischen dem Spannungsanschluss 114 und dem Spannungsanschluss 118 angeordnet und damit verbunden und in Fällen, wenn ein ESD-Ereignis eine Spannungsdifferenz größer als VCP-GND plus eine Reserve über den Spannungsanschlüssen 114 und 118 erzeugt, ist die ESD-Klemmschaltung 112 ausgestaltet, einen Strom von der Schaltung 106 wegzuleiten, wodurch somit die Schaltung 106 vor einer Überspannung über den Spannungsanschlüssen 114 und 118 geschützt wird. Die obigen Beispiele weisen einen Reservefaktor auf, da die Schwellenwertspannungen, bei welchen die ESD-Klemmschaltung 108, die ESD-Klemmschaltung 110 und die ESD-Klemmschaltung 112 ausgestaltet sind, einen Überspannungszustand zu erfassen, möglicherweise nicht die gleichen wie die normale Betriebsspannung sind. Stattdessen können die ESD-Klemmschaltung 108, die ESD-Klemmschaltung 110 und die ESD-Klemmschaltung 112 zum Beispiel ausgestaltet sein, einen Überspannungszustand bei einer Spannung zu erfassen, welche etwas höher als die normale Betriebsspannung ist.
  • Die ESD-Klemmschaltung 108, die ESD-Klemmschaltung 110 und die ESD-Klemmschaltung 112 können zusätzlich oder alternativ ausgestaltet sein, Spannungsspitzen über den Spannungsanschlüssen 114 und 116, den Spannungsanschlüssen 116 und 118 bzw. den Spannungsanschlüssen 114 und 118 zu erfassen. Wie aus dem Beispiel der 1A ersichtlich ist, werden drei getrennte ESD-Klemmschaltungen verwendet, um drei getrennte funktionale Schaltungen vor ESD-Ereignissen, welche zwischen unterschiedlichen Spannungsanschlüssen auftreten können, zu schützen.
  • 1B zeigt eine schematische Ansicht einer Vorrichtung 100B, welche ein anderes Beispiel eines ESD-Schutzschaltkreises verwendet. Die Vorrichtung 100B verwendet gestapelte ESD-Klemmschaltungen, um unterschiedliche funktionale Schaltungen zu schützen. Die Komponenten, welche in 1B gezeigt sind, verhalten sich im Wesentlichen auf die gleiche Art und Weise wie ähnlich nummerierte Komponenten, welche zuvor unter Bezugnahme auf 1A beschrieben wurden, aber die Vorrichtung 100B weist nur zwei ESD-Klemmschaltungen statt drei auf. Bei der Vorrichtung 100B sind die ESD-Klemmschaltung 108 und die ESD-Klemmschaltung 110 kaskadiert, um eine Schaltung 106 vor einem Überspannungszustand über Spannungsanschlüssen 114 und 118 zu schützen. Somit ist in der Konfiguration der Vorrichtung 100B die Schaltung 106 zwischen dem Spannungsanschluss 114 und dem Spannungsanschluss 118 angeordnet und damit verbunden und in Fällen, wenn ein ESD-Ereignis eine Spannungsdifferenz größer als VCP-GND über den Spannungsanschlüssen 114 und 118 bewirkt, ist die Kombination der ESD-Klemmschaltung 108 und der ESD-Klemmschaltung 110 ausgestaltet, einen Strom von der Schaltung 106 weg zu leiten, wobei somit die Schaltung 106 vor einer Überspannung über den Spannungsanschlüssen 114 und 118 geschützt wird. Obwohl die in 1B gezeigte Konfiguration, verglichen mit der in 1A gezeigten Konfiguration, die Anzahl von ESD-Klemmschaltungen von drei auf zwei verringert, kann es sein, dass die ESD-Klemmschaltung 108 und die ESD-Klemmschaltung 110 größer sein müssen, wenn sie statt für die Vorrichtung 100A für die Vorrichtung 100B konfiguriert sind, wodurch etwas des Vorteils der kaskadierten Konfiguration der Vorrichtung 100B zunichte gemacht wird. Die technischen Designverfahren, welche für sowohl die Vorrichtung 100A als auch die Vorrichtung 100B gezeigt wurden, leiden möglicherweise an einem großen Flächenverbrauch und hohen ESD-Designkosten aufgrund der Forderung nach mehreren ESD-Klemmschaltungen.
  • Im Gegensatz zu den in den 1A und 1B gezeigten Ausgestaltungen können die ESD-Klemmschaltungen dieser Offenbarung einen großen Schalter und unterschiedliche Auslöseschaltungen aufweisen, um den großen Schalter bei unterschiedlichen Belastungskombinationen, d.h. unterschiedlichen Überspannungs- oder Spannungsspitzenkombinationen über unterschiedlichen Anschlusskombinationen, einzuschalten. Eine oder mehrere vorwärts vorgespannte Dioden können verwendet werden, um Entladepfade zu erzeugen, welche den ESD-Strom von einem funktionalen Schaltkreis wegleiten, wodurch somit der funktionale Schaltkreis geschützt wird. Der große Schalter leitet den ESD-Hauptstrom und die Auslöseschaltungen erfassen Überspannungen oder transiente Spannungen, welche zwischen unterschiedlichen Anschlüssen mit unterschiedlichen Spannungsklassen auftreten. Beim Realisieren der technischen Verfahren dieser Offenbarung belegen die Auslöseschaltungen typischerweise einen viel kleineren Aufbaubereich (welcher auch layout-Bereich genannt wird) verglichen mit dem großen Schalter und somit kann die Menge des Aufbaubereichs, welcher dem ESD-Schutz zugeordnet ist, verglichen mit den technischen Verfahren, welche in Bezug auf die 1A und 1B beschrieben wurde, verringert werden, indem nur ein großer Schalter in Verbindung mit mehreren Auslöseschaltungen verwendet wird. Als ein Beispiel wurde bei einer Realisierung der technischen Verfahren dieser Offenbarung herausgefunden, dass ein BigMOS näherungsweise 16000 µm2 Aufbaubereich belegt, während die Auslöseschaltungen jeweils näherungsweise 2200 µm2 Aufbaubereich belegten. Die ESD-Klemmschaltungen dieser Offenbarung können aufgrund der Verwendung eines BigMOS-Schalters und der verringerten Anzahl von unabhängigen ESD-Klemmschaltungen zu geringeren Leckströmen und parasitären Kapazitäten führen.
  • 2A zeigt eine Schaltung, welche ein Modell eines menschlichen Körpers darstellt, welches eine geladene Bedienperson simulieren kann. Bei einer Ladungsspannung von 1000 Volt kann die Schaltung der 2A, wenn sie entladen wird, einen Spitzenstrom von näherungsweise 600 bis 740 mA mit einer Anstiegszeit von näherungsweise 2ns bis 10ns und einer Abklingzeit von näherungsweise 130ns bis 170ns erzeugen. Das in 2B gezeigte Entladungsprofil stellt ein Beispiel einer typischen Entladung dar, wobei die technischen Verfahren dieser Offenbarung dazu beitragen können, dagegen zu schützen.
  • 3 zeigt ein Beispiel einer Schaltung, welche einen ESD-Schutz gemäß der technischen Verfahren dieser Offenbarung aufweist. Eine Schaltung 300 weist einen Auslöseschaltkreis 301, einen Pfadschaltkreis 303 und einen elektronischen Schalter 305 auf. Die Schaltung 300 weist N Knoten auf, welche in 3 als V1, V2, V3...VN bezeichnet sind. Die Knoten der 3 können zum Beispiel kaskadierten Spannungseingangsanschlüssen entsprechen. In dem Beispiel der 3 kann angenommen werden, dass unter normalen Betriebsbedingungen die Spannung an V1 eine höchste Spannung darstellt und die Spannung an VN eine niedrigste Spannung darstellt. Somit ist in dem Beispiel der 3 der elektronische Schalter 305 zwischen der höchsten Spannung (V1) und der niedrigsten Spannung (VN) angeschlossen. Bei einem Erfassen eines Spannungsereignisses, wie zum Beispiel einer Überspannung oder einer Spannungsspitze, über beliebigen zwei der N Knoten kann der Auslöseschaltkreis 301 den elektronischen Schalter 305 einschalten, wodurch bewirkt wird, dass der von dem Spannungsereignis erzeugte Strom durch den elektronischen Schalter 305 nach Masse oder zu einer Referenzspannung und weg von einem funktionalen Schaltkreis, welcher möglicherweise durch das Spannungsereignis beschädigt werden könnte, fließt. Zum Beispiel kann bei einem Erfassen eines Spannungsereignisses über den Knoten V2 und VN der Auslöseschaltkreis 301 den elektronischen Schalter 305 einschalten und der Pfadschaltkreis 303 kann einen Entladepfad von dem Knoten V2 durch den Knoten V1 und durch den elektronischen Schalter 305 zu VN erzeugen.
  • 4A–4C zeigen Beispielabschnitte eines Pfadschaltkreises, wie zum Beispiel des Pfadschaltkreises 303 der 3. Die Beispiele der 4A–4C zeigen einen Pfadschaltkreis für vier kaskadierte Knoten, obwohl die technischen Verfahren dieser Offenbarung auf Konfigurationen mit mehr oder weniger Knoten ausgeweitet werden können. In dem Beispiel der 4A weist ein Pfadschaltkreis 400A Dioden 401, 402 und 403 in Reihe auf. Wie es nachfolgend detaillierter erklärt werden wird, können die Dioden 401–403 vorwärts vorgespannte Dioden umfassen, welche verwendet werden können, Entladepfade zu erzeugen, welche einen ESD-Strom weg von einem funktionalen Schaltkreis leiten, wodurch somit der funktionale Schaltkreis geschützt wird. In dem Beispiel der 4B weist ein Pfadschaltkreis 400B Dioden 411, 412, 413 und 414 parallel auf. Wie es nachfolgend detaillierter erklärt werden wird, können die Dioden 411–414 vorwärts vorgespannte Dioden umfassen, welche verwendet werden können, Entladepfade zu erzeugen, welche einen ESD-Strom von einem funktionalen Schaltkreis weg leiten, wodurch der funktionale Schaltkreis geschützt wird. In dem Beispiel der 4C weist ein Schaltkreis 400C Dioden 421, 422, 423, 424, 425 und 426 auf, welche ebenso vorwärts vorgespannte Dioden umfassen können, welche verwendet werden können, um Entladepfade zu erzeugen, welche einen ESD-Strom von einem funktionalen Schaltkreis weg leiten, wodurch somit der funktionale Schaltkreis geschützt wird.
  • Unter Bezugnahme auf 4A und bei einem Verbinden des elektronischen Schalters in diesem Beispiel mit V1 und V4 (was in 4A nicht gezeigt ist) fließt dann ein Strom durch die Diode 401 in der Vorwärtsrichtung, durch den Knoten V1, durch einen (in 4A nicht gezeigten) elektronischen Schalter nach V4 und durch die Diode 403 nach V3, wenn ein Überspannungsereignis zwischen V2 und V3 erfasst wird. Als ein anderes Beispiel fließt dann ein Strom durch die Diode 402 und die Diode 401 in der Vorwärtsrichtung, durch den Knoten V1, durch den elektronischen Schalter und nach V4, wenn ein Überspannungsereignis zwischen V3 und V4 erfasst wird. Wenn ein Überspannungsereignis zwischen V4 und V3 auftritt, wobei V4 höher als V3 ist, fließt dann ein Strom durch die Diode 403 in der Vorwärtsrichtung.
  • 4B zeigt eine andere Realisierung eines Pfadschaltkreises. Der Pfadschaltkreis 400B arbeitet im Wesentlichen auf ähnliche Art und Weise wie der von 400A, aber in dem Pfadschaltkreis 400B weisen einige Knotenkombinationen einzelne Diodenpfade auf, während einige Knotenkombinationen Pfade aufweisen, welche mehrere Dioden aufweisen, d.h., die Pfade für einige Knotenkombinationen können vollständig oder teilweise überlappend mit Pfaden für andere Knotenkombinationen sein. Unter Bezugnahme auf 4B fließt dann zum Beispiel ein Strom nur durch eine Diode (d.h. Diode 412) statt durch zwei Dioden (d.h. Dioden 401 und 402, wie in 4A gezeigt), wenn eine Überspannung zwischen V3 und V4 erfasst wird. Wenn jedoch eine Überspannung an V4 auftritt, kann dann ein Strom durch die Diode 414 und die Diode 412 fließen und/oder ein Strom kann durch die Diode 413 und die Diode 411 fließen. 4C zeigt noch eine andere Realisierung eines Pfadschaltkreises, wobei jede Knotenkombination einen fest zugeordneten Pfad aufweist. Die technischen Verfahren dieser Offenbarung, welche unter Bezugnahme auf die 3 und 4A–4C vorgestellt wurden, werden nachfolgend detaillierter beschrieben werden.
  • 5 zeigt einer Schaltung 500, welche einen ESD-Schutz gemäß der technischen Verfahren dieser Offenbarung aufweist. Die Schaltung 500 weist einen BigMOS 502, einen Auslöseschlatungsblock 504 und Spannungsanschlüsse 506, 508, 510, 512 und 514 auf. Die Schaltung 500 weist ferner eine Diode 516, eine Diode 518 und eine Diode 520 auf. Die zwischen V2 und Vn gezeigten Auslassungspunkte sollen Spannungsanschlüsse und entsprechende ESD-Schutzschaltkreise darstellen, welche nicht explizit in 5 gezeigt sind, d.h., die technischen Verfahren der 5 sind nicht auf Schaltungen mit einer bestimmten Anzahl von Spannungsanschlüssen beschränkt, sondern können stattdessen mit einer veränderlichen Anzahl von Spannungsanschlüssen verwendet werden. Die Schaltung 500 weist ferner optional einen Gate-Schutzschaltkreis (GPC) 550 auf, welcher ausgestaltet ist, ein Gate-Oxid des BigMOS im Fall eines ESD-Ereignisses vor einer Überspannung zu schützen. Der GPC 550 ist jedoch nicht zum Realisieren der technischen Verfahren dieser Offenbarung erforderlich und der Gate-Schutzschaltkreis kann ferner bei bestimmten Arten von ESD-Schaltern, wie zum Beispiel bipolaren Transistoren oder Thyristoren, unnötig sein.
  • Bei dem Beispiel der 5 ist der Spannungsanschluss 506 ausgestaltet, eine Spannung V1 aufzunehmen; der Spannungsanschluss 508 ist ausgestaltet, eine Spannung V2 aufzunehmen; der Spannungsanschluss 510 ist ausgestaltet, eine Spannung Vn aufzunehmen; der Spannungsanschluss 512 ist ausgestaltet, eine Spannung Vn + 1 aufzunehmen; und der Spannungsanschluss 514 ist ausgestaltet, eine Spannung GND aufzunehmen. Ein Drain-Anschluss des BigMOS 502 ist mit dem Anschluss mit der höchsten Spannungseingabe der Schaltung 500 verbunden, welcher der Spannungsanschluss 506 in dem Beispiel der 5 ist, und ein Source-Anschluss des BigMOS 502 ist mit dem Anschluss mit der niedrigsten Spannungseingabe der Schaltung 500 verbunden, welcher der Spannungsanschluss 514 in dem Beispiel der 5 ist. Wie es in dieser Offenbarung verwendet wird, sollte der Begriff „verbunden“ nicht so ausgelegt werden, dass er nur ein „direkt verbunden“ bedeutet, da in einigen Fällen zwei Komponenten über Zwischenkomponenten verbunden sein können. Die Spannungen V2, Vn und Vn + 1 können beliebige Spannungen zwischen V1 und GND sein; allerdings kann zwecks eines Beispiels für die 5 angenommen werden, dass die folgende Bedingung gilt: V1 > V2 > Vn > Vn + 1 > GND. V1, V2, Vn, Vn + 1 und GND stellen die Spannungen dar, für die die Spannungsanschlüsse 506, 508, 510, 512 und 514 ausgestaltet sind, sie unter normalen Betriebsbedingungen aufzunehmen.
  • Jeder der Spannungsanschlüsse 506, 508, 510, 512 und 514 ist mit dem Auslöseschaltungsblock 504 verbunden. Der Auslöseschaltungsblock 504 kann ausgestaltet sein, eine Überspannung und/oder eine Spannungsspitze zwischen einer beliebigen Kombination von zwei Anschlüssen der Spannungsanschlüsse 506, 508, 510, 512 und 514 zu erfassen. Eine Überspannung tritt im Allgemeinen auf, wenn die Spannung zwischen zwei Anschlüssen größer als die normale Betriebsspannung zwischen diesen zwei Anschlüssen ist. Daher kann der Spannungswert, für welchen der Auslöseschaltungsblock 504 ausgestaltet sein kann, zu bestimmen, dass eine Überspannung vorhanden ist, eine Spannung sein, welche ausreichend höher als die normale Betriebsspannung für die zwei Anschlüsse ist, sodass der Auslöseschaltungsblock 504 keine Überspannung erfasst, wenn die Schaltung 500 unter normalen Betriebsbedingungen arbeitet, aber ausreichend unterhalb eines möglicherweise Beschädigung bewirkenden Spannungspegels sein, sodass der Auslöseschaltungsblock 504 eine Überspannung erfasst, bevor ein funktionaler Schaltkreis beschädigt wird. In der Schaltung 500 beträgt zum Beispiel die normale Betriebsspannung zwischen dem Spannungsanschluss 506 und dem Spannungsanschluss 508 V1-V2. Daher kann der Auslöseschaltungsblock 504 ausgestaltet sein, eine Überspannung bei einer Spannung zu erfassen, welche typischerweise 101% bis 200% von V1-V2 oder einen absoluten Wert zwischen 0,5V und 15V über V1-V2 aufweist. Die genaue Spannung, bei welcher der Auslöseschaltungsblock 504 eine Überspannung erfasst, kann auf der Grundlage von Designbetrachtungen eingestellt werden, welche für unterschiedliche Schaltungen, die in unterschiedlichen Anwendungen verwendet werden, variieren können.
  • Eine Spannungsspitze betrifft im Allgemeinen eine Zunahmegeschwindigkeit der Spannung pro Zeit (dV/dT), welche größer als ein Schwellenwert einer Zunahmegeschwindigkeit ist. Daher kann der Wert von dV/dT, bei welchem der Auslöseschaltungsblock 504 ausgestaltet sein kann, zu bestimmen, dass eine Spannungsspitze vorhanden ist, einen Wert von dV/dT aufweisen, welcher ausreichend höher als ein Wert von dV/dT ist, welcher unter normalen Betriebsbedingungen auftreten kann, sodass der Auslöseschaltungsblock 504 keine Spannungsspitze erfasst, wenn die Schaltung 500 unter normalen Bedingungen arbeitet, aber ausreichend unterhalb eines möglicherweise Beschädigung bewirkenden Wertes für dV/dT ist, sodass der Auslöseschaltungsblock 504 eine Spannungsspitze erfasst, bevor ein funktionaler Schaltkreis beschädigt wird. Der Schwellenwert für dV/dT kann bei einigen Realisierungen in dem Bereich von 0,1 V/ns bis 100 V/ns sein. Der Schwellenwert zum Bestimmen, was eine Spannungsspitze bildet, kann jedoch abhängig von der bestimmten Anwendung, für welche die ESD-Schutzschaltung realisiert wird, weit variieren. Diese Offenbarung wird den Begriff „Spannungsereignis“ verwenden, um im Allgemeinen entweder eine Überspannung oder eine Spannungsspitze zu bezeichnen.
  • Die Diode 516, die Diode 518 und die Diode 520 können vorwärts vorgespannte Dioden umfassen. In der Darstellung der 5 weist die Diode 516 Anschlüsse 517A und 517B auf. Wenn die Spannung am Anschluss 517A größer als die Spannung am Anschluss 517B ist, dann fließt ein kleiner oder kein Strom durch die Diode 516. Wenn die Spannung am Anschluss 517B ausreichend größer als die Spannung am Anschluss 517A ist, dann fließt ein Strom durch die Diode 516 vom Anschluss 517B zum Anschluss 517A. Wie zuvor erwähnt, ist unter normalen Betriebsbedingungen V1 > V2, d.h. ein kleiner oder kein Strom fließt durch die Diode 516. Wenn jedoch ein Spannungsereignis an dem Spannungsanschluss 508 auftritt, kann die Spannung am Anschluss 517B größer als die Spannung am Anschluss 517A sein, was bewirkt, dass ein Strom durch die Diode 516 fließt. Die Diode 518 und die Diode 520 verhalten sich im Wesentlichen auf die gleiche Art und Weise wie die Diode 516 und unter normalen Betriebsbedingungen fließt ein kleiner oder kein Strom durch die Diode 518 und die Diode 520.
  • Als Antwort auf das Erfassen eines Spannungsereignisses sendet der Auslöseschaltungsblock 504 ein Gate-Steuersignal zu dem BigMOS 502 und schaltet den BigMOS 502 „ein“, sodass ein Strom durch den BigMOS 502 fließt. Das Gate-Steuersignal schaltet den BigMOS 502 ein, sodass ein Strom von dem Drain-Anschluss des BigMOS 502 zu dem Source-Anschluss des BigMOS 502, welcher mit Masse verbunden ist, fließt. Unter normalen Betriebsbedingungen sendet jedoch der Auslöseschaltungsblock kein Gate-Steuersignal zu dem BigMOS 502 und der BigMOS 502 ist „aus“, sodass ein sehr kleiner Strom durch den BigMOS 502 fließt. In dieser Offenbarung soll die Redewendung ein BigMOS ist „an“ oder „eingeschaltet“ bedeuten, dass der BigMOS Strom leitend ist, während die Redewendung der BigMOS ist „aus“ im Allgemeinen bedeuten soll, dass der BigMOS nicht Strom leitend ist.
  • Als ein Beispiel empfängt der Spannungsanschluss 506 unter normalen Betriebsbedingungen eine Spannung V1 und der Spannungsanschluss 514 empfängt eine Spannung GND, d.h., die Spannung über den Spannungsanschlüssen 506 und 514 beträgt V1-GND. Die Schaltung 500 kann ferner Abschnitte eines (in 5 nicht gezeigten) funktionalen Schaltkreises aufweisen, welcher bei einer Spannung von V1-GND arbeitet. Wenn die Spannung über den Spannungsanschlüssen 506 und 514 V1-GND beträgt, detektiert der Auslöseschaltungsblock 504 keine Überspannung und sendet kein Gate-Signal, um den BigMOS 502 einzuschalten. Wenn jedoch ein ESD-Ereignis an den Spannungsanschlüssen 506 und 514 auftritt, dann kann die Spannung über den Spannungsanschlüssen 506 und 514 höher als V1-GND sein, wobei in diesem Fall der Auslöseschaltungsblock 504 den Überspannungszustand erfasst und ein Gate-Steuersignal zu dem BigMOS 502 sendet, welches den BigMOS 502 einschaltet. Wenn der BigMOS 502 an ist, fließt ein von dem Überspannungszustand bewirkter Strom durch den BigMOS 502 nach Masse, statt durch den funktionalen Schaltkreis zu fließen, was möglicherweise den funktionalen Schaltkreis beschädigen könnte.
  • In einem einzelnen Beispiel empfängt unter normalen Betriebsbedingungen der Spannungsanschluss 508 die Spannung V2 und der Spannungsanschluss 514 empfängt die Spannung GND, d.h., die Spannung über den Spannungsanschlüssen 508 und 514 beträgt V2-GND. Die Schaltung 500 kann Abschnitte eines funktionalen (in 5 nicht gezeigten) Schaltkreises aufweisen, welche bei einer Spannung von V2-GND arbeiten. Wenn die Spannung über den Spannungsanschlüssen 508 und 514 V2-GND beträgt, dann erfasst der Auslöseschaltungsblock 504 keine Überspannung und sendet kein Gate-Signal, um den BigMOS 502 einzuschalten. Wenn jedoch ein ESD-Ereignis an den Spannungsanschlüssen 508 und 514 auftritt, dann kann die Spannung über den Spannungsanschlüssen 508 und 514 größer als V2-GND sein, und in diesem Fall erfasst der Auslöseschaltungsblock 504 den Überspannungszustand und sendet ein Gate-Steuersignal zu dem BigMOS 502, welches den BigMOS 502 einschaltet. Wenn der BigMOS 502 an ist, fließt ein Strom, welcher von dem Überspannungszustand erzeugt wird, durch die Diode 516 und den BigMOS 502 nach Masse, anstatt durch den funktionalen Schaltkreis zu fließen, was den funktionalen Schaltkreis möglicherweise beschädigen könnte.
  • In dem Beispiel eines Spannungsereignisses an den Spannungsanschlüssen 506 und 514, wie es zuvor beschrieben wurde, kann der von dem Spannungsereignis erzeugte Strom direkt von dem Spannungsanschluss 506 durch den BigMOS 502 nach Masse fließen, da, wie zuvor erwähnt, der Spannungsanschluss 506 ausgestaltet ist, die höchste Spannung zu empfangen und direkt mit dem BigMOS 502 verbunden ist. Der Spannungsanschluss 508 ist jedoch nicht direkt mit dem BigMOS 502 verbunden. Stattdessen, wenn ein Spannungsereignis zwischen den Spannungsanschlüssen 508 und 514 auftritt, fließt der von dem Spannungsereignis erzeugte Strom durch die Diode 516 und durch den BigMOS 502 nach Masse. Wenn ein Überspannungsereignis zwischen den Spannungsanschlüssen 510 und 514 auftritt, fließt der von der Überspannung erzeugte Strom durch die Diode 518, durch weitere Dioden zwischen den Anschlüssen 510 und 508, welche durch die Auslassungspunkte in 5 dargestellt werden, durch die Diode 516 und den BigMOS 502 nach Masse.
  • 6 zeigt eine Schaltung 600, welche einen ESD-Schutz gemäß der technischen Verfahren dieser Offenbarung aufweist. Die Schaltung 600 weist einen BigMOS 602, einen Auslöseschaltungsblock 604 und Spannungsanschlüsse 606, 608, 610 und 612 auf. Die Schaltung 600 weist ferner eine Diode 616 und eine Diode 618 auf. Der Auslöseschaltungsblock 604 weist eine Auslöseschaltung 621, eine Auslöseschaltung 622, eine Auslöseschaltung 623, eine Auslöseschaltung 624, eine Auslöseschaltung 625 und eine Auslöseschaltung 626 auf. Wie zuvor erwähnt, sind die technischen Verfahren dieser Offenbarung nicht auf Schaltungen mit einer speziellen Anzahl von Spannungsanschlüssen beschränkt, sondern können stattdessen mit einer veränderlichen Anzahl von Spannungsanschlüssen verwendet werden. Die Schaltung 600 weist ferner optional einen Gate-Schutzschaltkreis (GPC) 650 auf, welcher ausgestaltet ist, das Gate-Oxid des BigMOS vor einer Überspannung im Fall eines ESD-Ereignisses zu schützen. Der GPC 650 ist jedoch nicht zum Realisieren der technischen Verfahren dieser Offenbarung erforderlich und weiterhin kann der Gate-Schutzschaltkreis bei bestimmten Arten von ESD-Schaltern unnötig sein.
  • Bei dem Beispiel der 6 ist der Spannungsanschluss 606 ausgestaltet, eine Spannung V1 zu empfangen; der Spannungsanschluss 608 ist ausgestaltet, eine Spannung V2 zu empfangen; der Spannungsanschluss 610 ist ausgestaltet, eine Spannung Vn zu empfangen; der Spannungsanschluss 612 ist ausgestaltet, eine Spannung GND zu empfangen. Ein Drain-Anschluss des BigMOS 602 ist mit dem Anschluss mit der höchsten Spannungseingabe des Schaltkreises 600 verbunden, welcher in dem Beispiel der 6 der Spannungsanschluss 606 ist, und ein Source-Anschluss des BigMOS 602 ist mit dem Anschluss der geringsten Spannungseingabe der Schaltung 600 verbunden, welcher in dem Beispiel der 6 der Spannungsanschluss 612 ist. Die Spannungen V2 und Vn können beliebige Spannungen zwischen V1 und GND sein; zwecks eines Beispiels wird jedoch für 6 angenommen, dass die folgenden Bedingung gilt: V1 > V2 > Vn > GND. V1, V2, Vn und GND stellen die Spannungen dar, für welche die Anschlüsse 606, 608, 610 und 612 ausgestaltet sind, diese unter Normalbedingungen zu empfangen. 6 soll eine generische Darstellung einer Schaltung mit n + 1 Eingangsanschlüssen sein. Wenn n = 3 ist, wie es in 6 gezeigt ist, d.h., die Schaltung 600 weist vier Eingangsanschlüsse auf, dann kann die Schaltung 600 sechs Auslöseschaltungen zum Erfassen von Spannungsereignissen über den verschiedenen Permutationen von zwei Anschlüssen aufweisen. Wenn n > 3 ist, dann kann die Schaltung 600 zusätzliche Auslöseschaltungen aufweisen, um Spannungsereignisse über den zusätzlichen Permutationen von zwei Eingangsanschlüssen zu erfassen.
  • Jeder der Spannungsanschlüsse 606, 608, 610 und 612 ist mit dem Auslöseschaltungsblock 604 verbunden. Der Auslöseschaltungsblock 604 kann ausgestaltet sein, eine Überspannung und/oder eine Spannungsspitze zwischen einer beliebigen Kombination aus zwei Anschlüssen der Spannungsanschlüsse 606, 608, 610 und 612 zu erfassen. Die Diode 616 und die Diode 618 sind vorwärts vorgespannte Dioden. Wie zuvor dargestellt, soll die Schaltung 600 eine generische Darstellung einer Schaltung mit n + 1 Eingängen sein. Dementsprechend kann die Anzahl von vorwärts vorgespannten Dioden, welche in der Schaltung 600 enthalten sind, abhängig von der Anzahl von Eingängen unterschiedlich sein und sich somit auf der Grundlage der Anzahl von Auslöseschaltungen verändern. Der Auslöseschaltungsblock 604 verhält sich im Wesentlichen auf die gleiche Art und Weise wie der Auslöseschaltungsblock 504, welcher zuvor unter Bezugnahme auf 5 beschrieben wurde, aber die Darstellung der 6 zeigt den Auslöseschaltungsblock 604, welcher mehrere diskrete Auslöseschaltungen aufweist. Die Auslöseschaltung 621 ist ausgestaltet, ein Spannungsereignis über den Spannungsanschlüssen 606 und 612 zu erfassen; die Auslöseschaltung 622 ist ausgestaltet, ein Spannungsereignis über den Spannungsanschlüssen 606 und 608 zu erfassen; die Auslöseschaltung 623 ist ausgestaltet, ein Spannungsereignis über den Spannungsanschlüssen 606 und 610 zu erfassen; die Auslöseschaltung 624 ist ausgestaltet, ein Spannungsereignis über den Spannungsanschlüssen 608 und 612 zu erfassen; die Auslöseschaltung 625 ist ausgestaltet, ein Spannungsereignis über den Spannungsanschlüssen 608 und 610 zu erfassen; und die Auslöseschaltung 626 ist ausgestaltet, ein Spannungsereignis über den Spannungsanschlüssen 610 und 612 zu erfassen.
  • Als Antwort auf ein Erfassen von Spannungsereignissen sendet eine der Auslöseschaltungen 621–626 ein Gate-Steuersignal zu dem BigMOS 602 und schaltet den BigMOS 602 an, sodass ein Strom durch den BigMOS 602 fließt. Das Gate-Steuersignal schaltet den BigMOS 602 derart an, dass ein Strom von dem Drain-Anschluss des BigMOS 602 zu dem Source-Anschluss des BigMOS 602, welcher mit Masse verbunden ist, fließt. Unter normalen Betriebsbedingungen sendet jedoch keine der Auslöseschaltungen 621–626 ein Gate-Steuersignal zu dem BigMOS 602 und der BigMOS 602 ist „aus“, sodass ein sehr kleiner Strom durch den BigMOS 602 fließt.
  • Unter normalen Betriebsbedingungen empfängt als ein Beispiel der Spannungsanschluss 606 die Spannung V1 und der Spannungsanschluss 612 empfängt die Spannung GND, d.h., die Spannung über den Spannungsanschlüssen 606 und 614 beträgt V1-GND. Die Schaltung 600 kann Anteile eines (in 6 nicht gezeigten) funktionalen Schaltkreises aufweisen, welcher bei einer Spannung von V1-GND arbeitet. Wenn die Spannung über den Spannungsanschlüssen 606 und 612 V1-GND beträgt, dann detektiert die Auslöseschaltung 621 keine Überspannung und sendet kein Gate-Signal, um den BigMOS 602 einzuschalten. Wenn jedoch ein ESD-Ereignis an den Spannungsanschlüssen 606 und 612 auftritt, dann kann die Spannung über den Spannungsanschlüssen 606 und 612 höher als V1-GND sein, wobei in diesem Fall die Auslöseschaltung 621 den Überspannungszustand erfasst und ein Gate-Steuersignal zu dem BigMOS 602 sendet, welches den BigMOS 602 einschaltet. Wenn der BigMOS 602 an ist, fließt ein von dem Überspannungszustand bewirkter Strom durch den BigMOS 602 nach Masse, anstatt durch den funktionalen Schaltkreis zu fließen, was den funktionalen Schaltkreis möglicherweise beschädigen könnte.
  • In einem einzelnen Beispiel empfängt unter normalen Betriebsbedingungen der Spannungsanschluss 608 die Spannung V2 und der Spannungsanschluss 610 empfängt die Spannung Vn, d.h., die Spannung über den Spannungsanschlüssen 608 und 610 beträgt V2-Vn. Die Schaltung 600 kann Abschnitte eines (in 6 nicht gezeigten) funktionalen Schaltkreises aufweisen, welcher bei einer Spannung von V2-Vn arbeitet. Wenn die Spannung über den Spannungsanschlüssen 608 und 610 V2-Vn beträgt, dann erfasst die Auslöseschaltung 625 keine Überspannung und sendet kein Gate-Signal, um den BigMOS 602 einzuschalten. Wenn jedoch ein ESD-Ereignis an den Spannungsanschlüssen 608 und 610 auftritt, dann kann die Spannung über den Spannungsanschlüssen 608 und 610 viel höher als V2-Vn sein, wobei in diesem Fall die Auslöseschaltung 625 den Überspannungszustand erfasst und ein Gate-Steuersignal zu dem BigMOS 602 sendet, welches den BigMOS 602 einschaltet. Wenn der BigMOS 602 an ist, fließt ein von dem Überspannungszustand bewirkter Strom durch die Diode 616 und durch den BigMOS 602 nach Masse und durch die Diode 618 nach Vn, anstatt durch den funktionalen Schaltkreis zu fließen, was den funktionalen Schaltkreis möglicherweise beschädigen könnte. Die Auslöseschaltung 622, die Auslöseschaltung 623, die Auslöseschaltung 624 und die Auslöseschaltung 626 verhalten sich im Wesentlichen auf die gleiche Weise, wie sie zuvor unter Bezugnahme auf die Auslöseschaltung 621 und die Auslöseschaltung 625 beschrieben wurde.
  • 7 zeigt eine Schaltung 700, welche einen ESD-Schutz gemäß der technischen Verfahren dieser Offenbarung aufweist. Die Schaltung 700 weist einen BigMOS 702, einen Auslöseschaltungsblock 704 und Spannungsanschlüsse 706, 708 und 710 auf. Die Schaltung 700 weist ferner eine Diode 716 und eine Diode 718 auf, welche vorwärts vorgespannte Dioden sind. Der Auslöseschaltungsblock 704 weist eine Auslöseschaltung 721, eine Auslöseschaltung 722, eine Auslöseschaltung 723 und einen Widerstand 751 auf. Die Schaltung 700 weist ferner einen (in den Figuren mit FC bezeichneten) funktionalen Schaltkreis 732, einen funktionalen Schaltkreis 734 und einen funktionalen Schaltkreis 736 auf. Der in der Schaltung 700 realisierte ESD-Schutz ist ausgestaltet, den funktionalen Schaltkreis 732, den funktionalen Schaltkreis 734 und den funktionalen Schaltkreis 736 zu schützen.
  • 7 zeigt ferner einen Gate-Schutzschaltkreis, welcher einen Stapel von Zener-Dioden (zum Beispiel Dioden 753 und 755 in 7) aufweist, welche in einer Reihenanordnung zwischen einem Gate-Anschluss und einem Source-Anschluss des BigMOS 702 angeordnet sind. Der Stapel von Zener-Dioden begrenzt die Spannung zwischen dem Gate-Anschluss und dem Source-Anschluss (und begrenzt somit die Spannung über dem Gate-Oxid des BigMOS 702) auf näherungsweise die Summe der Durchbruchspannung der Zener-Dioden. Diese Spannungsbegrenzung kann sichere Betriebsbedingungen für das BigMOS-Gate-Oxid während eines normalen funktionalen Betriebs sowie während eines ESD-Belastungsereignisses sicherstellen. Andere Realisierungen des Gate-Schaltkreises für die Schaltung 700 können mehr oder weniger Zener-Dioden aufweisen und einige Realisierungen der Schaltung 700 können keinen Gate-Schutzschaltkreis aufweisen. Im Allgemeinen kann der Gate-Schutz, wie er in Bezug auf 7 beschrieben wurde, in die Schaltungen der 8–11 einbezogen werden. Daher kann, soweit der Gate-Schutz in den Schaltungen der 8–11 gezeigt ist, angenommen werden, dass der Gate-Schutzschaltkreis auf die gleiche Art und Weise, wie in Bezug auf 7 beschrieben, arbeitet.
  • In dem Beispiel der 7 ist der Spannungsanschluss 706 ausgestaltet, eine Spannung VCP zu empfangen; der Spannungsanschluss 708 ist ausgestaltet, eine Spannung VS zu empfangen; und der Spannungsanschluss 710 ist ausgestaltet, eine Spannung GND zu empfangen. In dem Beispiel der 7 kann der BigMOS 702 ein lateraler n-Typ DMOS-Transistor sein. Ein Drain-Anschluss des BigMOS 702 ist mit dem Anschluss mit der höchsten Spannungseingabe der Schaltung 700 verbunden, welcher in dem Beispiel der 7 der Spannungsanschluss 706 ist, und ein Source-Anschluss des BigMOS 702 ist mit dem Anschluss mit der niedrigsten Spannungseingabe der Schaltung 700 verbunden, welcher in dem Beispiel der 7 der Spannungsanschluss 710 ist. Die Spannung VS kann eine beliebige Spannung zwischen VCP und GND sein. Zwecks eines Beispiels kann für 7 angenommen werden, dass die folgenden Bedingung gilt: VCP > VS > GND. VCP, VS und GND stellen die Spannungen dar, für welche die Spannungsanschlüsse 706, 708 und 710 ausgestaltet sind, diese unter normalen Betriebsbedingungen zu empfangen.
  • Jeder Spannungsanschluss 706, 708 und 710 ist mit dem Auslöseschaltungsblock 704 verbunden. Der Auslöseschaltungsblock 704 kann ausgestaltet sein, eine Überspannung zwischen einer beliebigen Kombination von zwei Anschlüssen der Spannungsanschlüsse 706, 708 und 710 zu erfassen. Der Auslöseschaltungsblock 704 verhält sich im Wesentlichen auf die gleiche Art und Weise wie die Auslöseschaltungsblöcke 504 und 604, welche zuvor unter Bezugnahme auf die 5 bzw. 6 beschrieben wurden, aber die Darstellung der 7 zeigt mehr Details bezüglich der Realisierung der Auslöseschaltungen. In der Schaltung 700 ist der funktionale Schaltkreis 732 ausgestaltet, bei einer Spannung von VCP-VS zu arbeiten, d.h., bei der Spannung zwischen Spannungsanschluss 706 und Spannungsanschluss 708. Die Auslöseschaltung 722 ist ausgestaltet, ein Spannungsereignis über den Spannungsanschlüssen 706 und 708 zu erfassen und somit den funktionalen Schaltkreis 732 zu schützen. Der funktionale Schaltkreis 734 ist ausgestaltet, bei einer Spannung von VS-GND, d.h., bei der Spannung zwischen dem Spannungsanschluss 708 und dem Spannungsanschluss 710 zu arbeiten. Die Auslöseschaltung 723 ist ausgestaltet, ein Spannungsereignis über den Spannungsanschlüssen 708 und 710 zu erfassen und somit den funktionalen Schaltkreis 734 zu schützen. Der funktionale Schaltkreis 736 ist ausgestaltet, bei einer Spannung von VCP-GND, d.h., bei der Spannung zwischen dem Spannungsanschluss 706 und dem Spannungsanschluss 710 zu arbeiten. Die Auslöseschaltung 721 ist ausgestaltet, ein Spannungsereignis über den Spannungsanschlüssen 706 und 710 zu erfassen und somit den funktionalen Schaltkreis 736 zu schützen.
  • Als Antwort auf das Erfassen von Spannungsereignissen sendet eine der Auslöseschaltungen 721–723 ein Gate-Steuersignal zu dem BigMOS 702 und schaltet den BigMOS 702 ein, sodass ein Strom durch den BigMOS 702 fließt. Die Auslöseschaltungen 721–723 bewirken, dass der BigMOS 702 eingeschaltet wird, indem eine Gate-Source-Spannung über dem Widerstand 751 erzeugt wird, welche bewirkt, dass ein Drain-Source-Strom durch den BigMOS 702 fließt. Das Gate-Steuersignal schaltet den BigMOS 702 derart ein, dass ein Strom von dem Drain-Anschluss des BigMOS 702 zu dem Source-Anschluss des BigMOS 702, welcher mit Masse verbunden ist, fließt. Unter normalen Betriebsbedingungen sendet jedoch keine der Auslöseschaltungen 721–723 ein Gate-Steuersignal zu dem BigMOS 702 und der BigMOS 702 ist „aus“, sodass ein sehr kleiner Strom durch den BigMOS 702 fließt.
  • Als ein Beispiel empfängt unter normalen Betriebsbedingungen der Spannungsanschluss 706 die Spannung VCP und der Spannungsanschluss 710 empfängt die Spannung GND, d.h., die Spannung über den Spannungsanschlüssen 706 und 710 beträgt VCP-GND. Zwecks eines Beispiels kann VCP 45V betragen und GND kann 0V betragen, d.h., VCP-GND ist 45V. Der funktionale Schaltkreis 736 kann ausgestaltet sein, bei 45V zu arbeiten. Wenn die Spannung über den Spannungsanschlüssen 706 und 710 bei oder dicht bei 45V liegt, erfasst die Auslöseschaltung 721 keine Überspannung und sendet kein Gate-Signal, um den BigMOS 702 einzuschalten. Wenn jedoch ein ESD-Ereignis an den Spannungsanschlüssen 706 und 710 auftritt, dann kann die Spannung über den Spannungsanschlüssen 706 und 710 viel höher als 45V sein, wobei in diesem Fall die Auslöseschaltung 721 den Überspannungszustand erfasst und ein Gate-Steuersignal zu dem BigMOS 702 sendet, welches den BigMOS 702 einschaltet. Die Auslöseschaltung 721 kann zum Beispiel ausgestaltet sein, eine Überspannung zu erfassen, wenn die Spannung zwischen den Spannungsanschlüssen 706 und 710 50V oder 70V überschreitet. Wenn der BigMOS 702 an ist, fließt ein Strom, welcher von den mehr als 50V oder 70V über den Spannungsanschlüssen 706 und 710 bewirkt wird, durch den BigMOS 702 nach Masse, anstatt durch den funktionalen Schaltkreis 736 zu fließen, was den funktionalen Schaltkreis 736 möglicherweise beschädigen könnte.
  • Die Auslöseschaltung 721 weist einen Transistor 742A, einen Widerstand 744A, einen ersten Stapel von Zener-Dioden (welche in 7 als Diode 746A und Diode 748A gezeigt sind) und einen zweiten Stapel von Zener-Dioden (welche in 7 als Diode 750A und Diode 752A gezeigt sind) auf. In dem Beispiel der 7 kann der Transistor 742A ein p-Kanal MOSFET sein, wobei ein Source-Anschluss des Transistors 742A mit dem Spannungsanschluss 706 verbunden ist und ein Drain-Anschluss des Transistors 742A mit dem Gate-Anschluss des BigMOS 702 verbunden ist. Die Dioden 746A und 748A sind Zener-Dioden, wobei ein (als 754A bezeichneter) Anschluss der Diode 746A mit einem Gate-Anschluss des Transistors 742A (an einem Knoten 745A) verbunden ist und ein (mit 756A bezeichneter) Anschluss der Diode 748A mit Masse verbunden ist. Ein Anschluss des Widerstands 744A ist mit dem Spannungsanschluss 706 verbunden, während der andere Anschluss des Widerstands 744A an dem Knoten 745A mit sowohl dem Gate-Anschluss des Transistors 742A als auch mit dem Anschluss 754A der Diode 746A verbunden ist. Die Dioden 750A und 752A sind ein optionaler Gate-Schutzschaltkreis zwischen dem Gate-Anschluss und dem Source-Anschluss des Transistors 742A. Der Gate-Schutzschaltkreis der Dioden 750A und 752A arbeitet im Wesentlichen auf die gleiche Art und Weise wie der Gate-Schutzschaltkreis der Dioden 753 und 755, welcher zuvor beschrieben wurde.
  • Die Auslöseschaltung 722 weist einen Transistor 742B, einen Widerstand 744B, einen ersten Stapel von Zener-Dioden (welche in 7 als Diode 746B und Diode 748B gezeigt sind) und einen zweiten Stapel von Zener-Dioden (welche in 7 als Diode 750B und Diode 752B gezeigt sind) auf. In dem Beispiel der 7 kann der Transistor 742B ein p-Kanal MOSFET sein, wobei ein Source-Anschluss des Transistors 742B mit dem Spannungsanschluss 706 verbunden ist und ein Drain-Anschluss des Transistors 742B mit dem Gate-Anschluss des BigMOS 702 verbunden ist. Die Dioden 746B und 748B sind Zener-Dioden, wobei ein Anschluss der Diode 746B mit einem Gate-Anschluss des Transistors 742B verbunden ist und ein Anschluss der Diode 748B mit dem Spannungsanschluss 708 verbunden ist. Ein Anschluss des Widerstands 744 ist mit dem Spannungsanschluss 706 verbunden, während der andere Anschluss des Widerstands 744 mit sowohl dem Gate-Anschluss des Transistors 742B als auch mit einem Anschluss der Diode 746B verbunden ist. Die Dioden 750B und 752B sind ein optionaler Gate-Schutzschaltkreis zwischen dem Gate-Anschluss und dem Source-Anschluss des Transistors 742B. Der Gate-Schutzschaltkreis der Dioden 750B und 752B arbeitet im Wesentlichen auf die gleiche Art und Weise wie der Gate-Schutzschaltkreis der Dioden 753 und 755, welcher zuvor beschrieben wurde.
  • Die Auslöseschaltung 723 weist einen Transistor 742C, einen Widerstand 744C, einen ersten Stapel von Zener-Dioden (welche in 7 als Diode 746C und Diode 748C gezeigt sind) und einen zweiten Stapel von Zener-Dioden (welche in 7 als Diode 750C und Diode 752C gezeigt sind) auf. In dem Beispiel der 7 kann der Transistor 742C ein p-Kanal MOSFET sein, wobei ein Source-Anschluss des Transistors 742C mit dem Spannungsanschluss 708 und ein Drain-Anschluss des Transistors 742C mit dem Gate-Anschluss des BigMOS 702 verbunden ist. Die Dioden 746C und 748C sind Zener-Dioden, wobei ein Anschluss der Diode 746C mit einem Gate-Anschluss des Transistors 742C verbunden ist und ein Anschluss der Diode 748C mit dem Spannungsanschluss 710 verbunden ist. Ein Anschluss des Widerstands 744C ist mit dem Spannungsanschluss 708 verbunden, während der andere Anschluss des Widerstands 744C mit sowohl dem Gate-Anschluss des Transistors 742C als auch einem Anschluss der Diode 746C verbunden ist. Die Dioden 750C und 752C sind ein optionaler Gate-Schutzschaltkreis zwischen dem Gate-Anschluss und dem Source-Anschluss des Transistors 742C. Der Gate-Schutzschaltkreis der Dioden 750C und 752C arbeitet im Wesentlichen auf die gleiche Art und Weise wie der Gate-Schutzschaltkreis der Dioden 753 und 755, welcher zuvor beschrieben wurde. Die Auslöseschaltung 723 weist ferner eine Diode 765 auf, um einen ungewünschten Strompfad von dem Gate-Anschluss des BigMOS 702 zu verhindern, was das Einschalten des BigMOS 702 verhindern kann.
  • Wie zuvor vorgestellt, ist die Auslöseschaltung 721 ausgestaltet, eine Überspannung über den Spannungsanschlüssen 706 und 710 zu erfassen. Wenn die Spannung an dem Knoten 745A unterhalb eines Schwellenwertpegels ist, fließt kein Strom von dem Source-Anschluss des Transistors 742A zu dem Drain-Anschluss des Transistors 742A. Wenn kein Strom durch den Transistor 742A fließt, ist kein Gate-Signal an dem Gate-Anschluss des BigMOS 702 vorhanden, um den BigMOS 702 einzuschalten. Wenn die Spannung an dem Knoten 745A über einem Schwellenwertpegel ist, fließt ein Strom von dem Source-Anschluss des Transistors 742A zu dem Drain-Anschluss des Transistors 742A, was bewirkt, dass ein Gate-Signal an dem Gate-Anschluss des BigMOS 702 vorhanden ist, was bewirkt, dass der BigMOS 702 einschaltet. Somit ist die Auslöseschaltung 721 ausgestaltet, eine Spannung bei 745A zu erzeugen, welche unterhalb des Schwellenwertpegels während eines normalen Betriebs ist, aber über dem Schwellenwertpegel ist, wenn eine Überspannung vorhanden ist.
  • Wie zuvor vorgestellt, stellen die Dioden 746A und 748A einen Stapel von Zener-Dioden dar. Der Stapel von Zener-Dioden, welcher durch die Dioden 746A und 748A dargestellt wird, sowie andere Stapel von Zener-Dioden, welcher in dieser Offenbarung erwähnt werden, können tatsächlich mehr als nur die zwei gezeigten Dioden aufweisen. Die Dioden in einem Stapel von Zener-Dioden können verwendet werden, um die Durchbruchspannung für den Stapel zu definieren. Unter der Annahme, dass als ein Beispiel eine Zener-Diode eine Rückwärts-Durchbruchspannung von 8V aufweist und eine Vorwärtsspannung von 0,7V, dann kann ein Stapel von Zener-Dioden verwendet werden, welcher vier in Rückwärtsrichtung vorgespannte Zener-Dioden und eine in Vorwärtsrichtung vorgespannte Diode aufweist, um eine Durchbruchspannung von 32,7V zu erreichen.
  • Wenn der Spannungsabfall über den Dioden 746A und 748A (d.h., der Stapel von Zener-Dioden wird durch die Dioden 746A und 748A dargestellt) in der Vorwärtsrichtung (d.h., von Anschluss 756A nach 754A) positiv ist, dann leiten die Dioden 746A und 748A Elektrizität. Wenn der Spannungsabfall über den Dioden 746A und 748A in der Rückwärtsrichtung (d.h., von Anschluss 754A nach 756A) positiv ist, aber geringer als die Durchbruchspannung, dann leiten die Dioden 746A und 748A keine Elektrizität. Wenn der Spannungsabfall über den Dioden 746A und 748A in der Rückwärtsrichtung positiv und größer als die Durchbruchspannung ist, dann leiten die Dioden 746A und 748A Elektrizität. Somit werden die Dioden 746A und 748A derart ausgewählt, dass normale Spannungen nicht zu einem rückwärts vorgespannten Stromfluss führen, während Überspannungen zu einem rückwärts vorgespannten Stromfluss führen. Zusätzlich wird der Widerstandswert des Widerstands 744A derart ausgewählt, dass, wenn die Spannung über den Spannungsanschlüssen 706 und 710 VCP-GND um einen bestimmten Betrag überschreitet, der Spannungsabfall über dem Widerstand 744A, welcher von dem rückwärts vorgespannten Strom, der durch die Dioden 746A und 748A fließt, bewirkt wird, eine Spannung an dem Knoten 745A erzeugt, welche über dem Schwellenwert ist, welcher bewirkt, dass der Transistor 742A einen Strom überträgt.
  • Bei einem anderen Beispiel empfängt der Spannungsanschluss 708 unter normalen Betriebsbedingungen die Spannung VS und der Spannungsanschluss 710 empfängt die Spannung GND, d.h., die Spannung über den Spannungsanschlüssen 708 und 710 beträgt VS-GND. Zwecks eines Beispiels kann genommen werden, dass VS 30V beträgt, und es kann angenommen werden, dass die Spannung GND 0V beträgt, d.h., die Spannung VS-GND beträgt 30V. Die Schaltung 700 weist den funktionalen Schaltkreis 734 auf, welcher bei 30V arbeiten kann. Wenn die Spannung über den Spannungsanschlüssen 708 und 710 bei oder dicht bei 30V liegt, dann erfasst die Auslöseschaltung 723 keine Überspannung und sendet kein Gate-Signal, um den BigMOS 702 einzuschalten. Wenn jedoch ein ESD-Ereignis an den Spannungsanschlüssen 708 und 710 auftritt, dann kann die Spannung über den Spannungsanschlüssen 708 und 710 viel höher als 30V sein, wobei in diesem Fall die Auslöseschaltung 723 den Überspannungszustand erfasst und ein Gate-Steuersignal zu dem BigMOS 702 sendet, um den BigMOS 702 einzuschalten. Die Auslöseschaltung 723 kann zum Beispiel ausgestaltet sein, eine Überspannung zu erfassen, wenn die Spannung über dem Spannungsanschluss 708 und dem Spannungsanschluss 710 34V überschreitet. Wenn der BigMOS 702 an ist, fließt ein durch den Überspannungszustand bewirkter Strom durch die Diode 716 und durch den BigMOS 702 nach Masse, statt durch den funktionalen Schaltkreis 734 zu fließen, was den funktionalen Schaltkreis 734 möglicherweise beschädigen könnte.
  • In einem anderen Beispiel empfängt unter Verwendung der oben gegebenen Spannungswerte unter normalen Betriebsbedingungen der Spannungsanschluss 706 die Spannung VCP (45V) und der Spannungsanschluss 708 empfängt die Spannung VS (30V), d.h., die Spannung über den Spannungsanschlüssen 706 und 708 beträgt 15V. Die Schaltung 700 weist einen funktionalen Schaltkreis 732 auf, welcher bei 15V arbeiten kann. Wenn die Spannung über den Spannungsanschlüssen 706 und 708 bei oder dicht bei 15V ist, dann erfasst die Auslöseschaltung 722 keine Überspannung und sendet kein Gate-Signal, um den BigMOS 702 einzuschalten. Wenn jedoch ein ESD-Ereignis an den Spannungsanschlüssen 706 und 708 auftritt, dann kann die Spannung über den Spannungsanschlüssen 706 und 708 viel höher als 15V sein, wobei in diesem Fall die Auslöseschaltung 722 den Überspannungszustand erfasst, und ein Gate-Steuersignal zu dem BigMOS 702 sendet, welches den BigMOS 702 einschaltet. Die Auslöseschaltung 722 kann zum Beispiel ausgestaltet sein, eine Überspannung zu erfassen, wenn die Spannung über dem Spannungsanschluss 706 und dem Spannungsanschluss 708 18V überschreitet. Wenn der BigMOS 702 an ist, fließt ein durch den Überspannungszustand bewirkter Strom durch den BigMOS 702 nach Masse und durch die Diode 716 nach VS, statt durch den funktionalen Schaltkreis 732 zu fließen, was den funktionalen Schaltkreis möglicherweise beschädigen könnte.
  • Die Auslöseschaltung 722 und die Auslöseschaltung 723 arbeiten im Wesentlichen nach den gleichen Prinzipien, welche zuvor unter Bezugnahme auf die Auslöseschaltung 721 beschrieben wurden. Diesbezüglich arbeiten die Komponenten der Auslöseschaltung 722 und 723 auf die gleiche Art und Weise wie ihre entsprechenden Komponenten in der Auslöseschaltung 721. Zum Beispiel arbeiten der Transistor 742B und der Transistor 742C auf die gleiche Art und Weise wie der zuvor beschriebene Transistor 742A, die Zener-Dioden 746B und 748B und die Zener-Dioden 746C und 748C arbeiten auf die gleiche Art und Weise wie es zuvor für die Zener-Dioden 746A und 748A beschrieben wurde, und so weiter.
  • 8 zeigt eine Schaltung 800, welche einen ESD-Schutz gemäß der technischen Verfahren dieser Offenbarung aufweist. Die Schaltung 800 weist einen BigMOS 802, einen Auslöseschaltungsblock 804 und Spannungsanschlüsse 806, 808 und 810 auf. Die Schaltung 800 weist ferner eine Diode 816 und eine Diode 818 auf, welche vorwärts vorgespannte Dioden sind. Der Auslöseschaltungsblock 804 weist eine Auslöseschaltung 821, eine Auslöseschaltung 822, eine Auslöseschaltung 823 und einen Widerstand 851 auf. Die Schaltung 800 weist ferner einen funktionalen Schaltkreis 832, einen funktionalen Schaltkreis 834 und einen funktionalen Schaltkreis 836 auf. Der ESD-Schutz, welcher in der Schaltung 800 realisiert ist, ist ausgestaltet, den funktionalen Schaltkreis 832, den funktionalen Schaltkreis 834 und den funktionalen Schaltkreis 836 zu schützen. Die Schaltung 800 verhält sich im Wesentlich auf die gleiche Art und Weise wie die zuvor beschriebene Schaltung 700, aber die Auslöseschaltungen 821–823 sind RC-Auslöseschaltungen, welche ausgestaltet sind, Spannungsspitzen zu erfassen, wohingegen die Auslöseschaltungen 721–723 ausgestaltet sind, Überspannungen zu erfassen. 8 zeigt ferner einen Gate-Schutzschaltkreis, welcher einen Stapel von Zener-Dioden (zum Beispiel Diode 853 und 855 in 8) aufweist, welche in einer Reihenanordnung zwischen dem Gate-Anschluss und dem Source-Anschluss des BigMOS 802 angeordnet sind.
  • Eine Schaltung gemäß der technischen Verfahren dieser Offenbarung kann Auslöseschaltungen zum Erfassen von entweder Spannungsspitzen oder Überspannungen aufweisen oder kann Auslöseschaltungen zum Erfassen von sowohl Spannungsspitzen als auch Überspannungen aufweisen. Dementsprechend ist beabsichtigt, dass die technischen Verfahren zum Erfassen von Spannungsspitzen, welche in Bezug auf 8 beschrieben werden, in Verbindung mit den Auslöseschaltungen zum Erfassen von Überspannungen, welche in Verbindung mit 7 und an anderer Stelle beschrieben wurden, realisiert werden können. Wenn Auslöseschaltungen zum Erfassen von sowohl Spannungsspitzen als auch Überspannungen in einer Schaltung realisiert werden, ist es beabsichtigt, dass die Überspannungs- und Spannungsspitzenauslöseschaltkreise den gleichen großen Schalter einschalten können. Obwohl unterschiedliche Auslöseschaltungen zum Erfassen von Überspannungen und Spannungsspitzen verwendet werden können, können somit die ESD-Entladungspfade, welche verwendet werden, um den resultierenden ESD-Strom zu entladen, dieselben sein.
  • In dem Beispiel der 8 ist der Spannungsanschluss 806 ausgestaltet, eine Spannung VCP zu empfangen; der Spannungsanschluss 808 ist ausgestaltet, eine Spannung VS zu empfangen; und der Spannungsanschluss 810 ist ausgestaltet, eine Spannung GND zu empfangen. Ein Drain-Anschluss des BigMOS 802 ist mit dem Anschluss mit der höchsten Spannungseingabe der Schaltung 800 verbunden, welcher in dem Beispiel der 8 der Spannungsanschluss 806 ist, und ein Source-Anschluss des BigMOS 802 ist mit dem Anschluss mit der geringsten Spannungseingabe der Schaltung 800 verbunden, welches in dem Beispiel der 8 der Spannungsanschluss 810 ist. Die Spannung VS kann eine beliebige Spannung zwischen VCP und GND sein. Zwecks eines Beispiels kann für 8 angenommen werden, dass die folgende Bedingung gilt: VCP > VS > GND. VCP, VS und GND stellen die Spannungen dar, für welche die Spannungsanschlüsse 806, 808 und 810 ausgestaltet sind, diese unter normalen Betriebsbedingungen zu empfangen.
  • Jeder der Spannungsanschlüsse 806, 808 und 810 ist mit dem Auslöseschaltungsblock 804 verbunden. Der Auslöseschaltungsblock 804 kann ausgestaltet sein, eine Spannungsspitze zwischen einer beliebigen Kombination von zwei Anschlüssen der Spannungsanschlüsse 806, 808 und 810 zu erfassen. Der Auslöseschaltungsblock 804 verhält sich im Wesentlichen auf die gleiche Art und Weise wie die Auslöseschaltungsblöcke 704, welche zuvor in Bezug auf 7 beschrieben wurden, aber, wie zuvor erwähnt, der Auslöseschaltungsblock 804 ist ausgestaltet, den BigMOS 802 als Antwort auf ein Erfassen einer Spannungsspitze statt einer Überspannung einzuschalten. In der Schaltung 800 ist der funktionale Schaltkreis 832 ausgestaltet, bei einer Spannung von VCP-VS zu arbeiten, d.h., bei der Spannung zwischen dem Spannungsanschluss 806 und dem Spannungsanschluss 808. Die Auslöseschaltung 822 ist ausgestaltet, eine Spannungsspitze über den Spannungsanschlüssen 806 und 808 zu erfassen und somit den funktionalen Schaltkreis 832 zu schützen. Der funktionale Schaltkreis 834 ist ausgestaltet, bei einer Spannung von VS-GND zu arbeiten, d.h., bei einer Spannung zwischen dem Spannungsanschluss 808 und dem Spannungsanschluss 810. Die Auslöseschaltung 823 ist ausgestaltet, eine Spannungsspitze über den Spannungsanschlüssen 808 und 810 zu erfassen und somit den funktionalen Schaltkreis 834 zu schützen. Der funktionale Schaltkreis 836 ist ausgestaltet, bei einer Spannung von VCP-GND zu arbeiten, d.h., bei einer Spannung zwischen dem Spannungsanschluss 806 und dem Spannungsanschluss 810. Die Auslöseschaltung 821 ist ausgestaltet, eine Spannungsspitze über den Spannungsanschlüssen 806 und 810 zu erfassen und somit den funktionalen Schaltkreis 836 zu schützen.
  • Als Antwort auf das Erfassen einer Spannungsspitze sendet eine der Auslöseschaltungen 821–823 ein Gate-Steuersignal zu dem BigMOS 802 und schaltet den BigMOS 802 an, sodass ein Strom durch den BigMOS 802 fließt. Die Auslöseschaltungen 821–823 bewirken, den BigMOS 802 einzuschalten, indem eine Gate-Source-Spannung über dem Widerstand 851 erzeugt wird, was bewirkt, dass ein Drain-Source-Strom durch den BigMOS 802 fließt. Das Gate-Steuersignal schaltet den BigMOS 802 derart ein, dass ein Strom von dem Drain-Anschluss des BigMOS 802 zu dem Source-Anschluss des BigMOS 802, welcher mit Masse verbunden ist, fließt. Unter normalen Betriebsbedingungen sendet jedoch keine der Auslöseschaltungen 821–823 ein Gate-Steuersignal zu dem BigMOS 802 und der BigMOS 802 ist „aus“, sodass ein sehr kleiner Strom durch den BigMOS 802 fließt.
  • Als ein Beispiel empfängt unter normalen Betriebsbedingungen der Spannungsanschluss 806 die Spannung VCP und der Spannungsanschluss 810 empfängt die Spannung GND, d.h., die Spannung über den Spannungsanschlüssen 806 und 810 beträgt VCP-GND. Der funktionale Schaltkreis 836 ist ausgestaltet, bei einer Spannung von VCP-GND zu arbeiten. Wenn die Spannung über den Spannungsanschlüssen 806 und 810 verhältnismäßig stabil bei VCP-GND ist oder mit einer Geschwindigkeit ansteigt, welche in Übereinstimmung mit einem normalen Schaltungsbetrieb ist, wie zum Beispiel während eines Einschaltens, dann erfasst die Auslöseschaltung 821 keine Spannungsspitze und sendet kein Gate-Signal, um den BigMOS 802 einzuschalten. Wenn jedoch ein ESD-Ereignis an den Spannungsanschlüssen 806 und 810 auftritt, dann kann die Spannung über den Spannungsanschlüssen 806 und 810 rasch einen Höchststand erreichen, wobei in diesem Fall die Auslöseschaltung 821 die Spannungsspitze erfasst und ein Gate-Steuersignal zu dem BigMOS 802 sendet, welches den BigMOS 802 einschaltet. Wenn der BigMOS 802 an ist, fließt ein durch den Überspannungszustand bewirkter Strom durch den BigMOS 802 nach Masse, statt durch den funktionalen Schaltkreis 836 zu fließen, was den funktionalen Schaltkreis 836 möglicherweise beschädigen könnte.
  • Die Auslöseschaltung 821 weist einen Transistor 842A, einen Widerstand 844A, einen Kondensator 846A, eine Diode 850A und eine Diode 852A auf. In dem Beispiel der 8 kann der Transistor 842A ein p-Kanal MOSFET sein, wobei ein Source-Anschluss des Transistors 842A mit dem Spannungsanschluss 806 verbunden ist und ein Drain-Anschluss des Transistors 842A mit dem Gate-Anschluss des BigMOS 802 verbunden ist. Der Kondensator 846A weist einen Anschluss, welcher mit einem Gate-Anschluss des Transistors 842A (an einem Knoten 845A) verbunden ist, und einen Anschluss, welcher mit Masse verbunden ist, auf. Ein Anschluss des Widerstands 844A ist mit dem Spannungsanschluss 806 verbunden, während der andere Anschluss des Widerstands 844A an dem Knoten 845A mit sowohl dem Gate-Anschluss des Transistors 842A als auch mit einem Anschluss des Kondensators 846A verbunden ist.
  • Die Auslöseschaltung 822 weist einen Transistor 842B, einen Widerstand 844B, einen Kondensator 846B, eine Diode 850B und eine Diode 852B auf. In dem Beispiel der 8 kann der Transistor 842B ein p-Kanal MOSFET sein, wobei ein Source-Anschluss des Transistors 842B mit dem Spannungsanschluss 806 verbunden ist und ein Drain-Anschluss des Transistors 842A mit einem Gate-Anschluss des BigMOS 802 verbunden ist. Der Kondensator 846B weist einen Anschluss, welcher mit dem Gate-Anschluss des Transistors 842B verbunden ist, und einen Anschluss, welcher mit dem Spannungsanschluss 808 verbunden ist, auf. Ein Anschluss des Widerstands 844B ist mit dem Spannungsanschluss 806 verbunden, während der andere Anschluss des Widerstands 844B mit sowohl dem Gate-Anschluss des Transistors 842B als auch mit einem Anschluss des Kondensators 846B verbunden ist.
  • Die Auslöseschaltung 823 weist einen Transistor 842C, einen Widerstand 844C, einen Kondensator 846C, eine Diode 850C und eine Diode 852C auf. In dem Beispiel der 8 kann der Transistor 842C ein p-Kanal MOSFET sein, wobei ein Source-Anschluss des Transistors 842C mit dem Spannungsanschluss 808 verbunden ist und ein Drain-Anschluss des Transistors 842C mit dem Gate-Anschluss des BigMOS 802 verbunden ist. Der Kondensator 846C weist einen Anschluss, welcher mit einem Gate-Anschluss des Transistors 842C verbunden ist, und einen Anschluss, welcher mit dem Spannungsanschluss 810 verbunden ist, auf. Ein Anschluss des Widerstands 844C ist mit dem Spannungsanschluss 808 verbunden, während der andere Anschluss des Widerstands 844C mit sowohl dem Gate-Anschluss des Transistors 842C als auch einem Anschluss des Kondensators 846C verbunden ist. Die Auslöseschaltung 823 weist ferner eine Diode 865 auf, um einen ungewünschten Strompfad von dem Gate-Anschluss des BigMOS 802 zu vermeiden, was verhindern kann, den BigMOS 802 einzuschalten.
  • Wie zuvor vorgestellt, ist die Auslöseschaltung 821 ausgestaltet, eine Spannungsspitze über den Spannungsanschlüssen 806 und 810 zu erfassen. Wenn die Spannung an dem Knoten 845A unterhalb eines Schwellenwertpegels ist, fließt kein Strom von dem Source-Anschluss des Transistors 842A zu dem Drain-Anschluss des Transistors 842A. Wenn kein Strom durch den Transistor 842A fließt, ist kein Gate-Signal an dem Gate-Anschluss des BigMOS 802 vorhanden, um den BigMOS 802 einzuschalten. Wenn die Spannung an dem Knoten 845A über einem Schwellenwertpegel ist, fließt ein Strom von dem Source-Anschluss des Transistors 842A zu dem Drain-Anschluss des Transistors 842A, was bewirkt, dass ein Gate-Signal an dem Gate-Anschluss des BigMOS 802 vorhanden ist, was bewirkt, dass der BigMOS 802 einschaltet. Somit ist die Auslöseschaltung 821 ausgestaltet, eine Spannung an 845A zu erzeugen, welche während eines normalen Betriebs unterhalb des Schwellenwertpegels ist, aber über dem Schwellenwertpegel ist, wenn eine Spannungsspitze auftritt.
  • Als Antwort auf eine Spannungsspitze, welche zwischen dem Anschluss 806 und dem Anschluss 810 auftritt, folgt die Spannung an dem Knoten 845A nicht sofort der Spannung an dem Anschluss 806 aufgrund des Vorhandenseins des Kondensators 846A. Der Transistor 842A schaltet ein, wodurch bewirkt wird, dass ein Strom durch den Transistor 842A fließt, welcher den BigMOS 802 einschaltet. Der ESD-Strom wird dann von dem BigMOS 802 von dem Anschluss 806 zu dem Anschluss 810 geleitet. Nach einer bestimmten Zeitdauer, welche von der RC-Zeitkonstanten des Widerstands 844A und des Kondensators 846A definiert wird (zum Beispiel 300ns) wird nach dem ESD-Ereignis der Knoten 845A über den Widerstand 844A auf das gleiche Potential wie der Spannungsanschluss 806 entladen. Der Transistor 842A schaltet aus, was zu einem Ausschalten des BigMOS 802 führt. Die Auslöseschaltungen 822 und 823 sind im Wesentlichen ausgestaltet, in der gleichen Art und Weise wie es für die Auslöseschaltung 821 beschrieben wurde, zu arbeiten.
  • Bei einem anderen Beispiel empfängt unter normalen Betriebsbedingungen der Spannungsanschluss 808 die Spannung VS und der Spannungsanschluss 810 empfängt die Spannung GND, d.h., die Spannung über den Spannungsanschlüssen 808 und 810 beträgt VCP-GND. Die Schaltung 800 weist den funktionalen Schaltkreis 834 auf, welcher bei einer Spannung von VCP-GND arbeitet. Wenn die Spannung über den Spannungsanschlüssen 808 und 810 verhältnismäßig stabil bei VCP-GND ist oder mit einer Geschwindigkeit ansteigt, welche in Übereinstimmung mit einem normalen Betrieb ist, dann erfasst die Auslöseschaltung 823 keine Spannungsspitze und sendet kein Gate-Signal, um den BigMOS 802 einzuschalten. Wenn jedoch ein ESD-Ereignis an den Spannungsanschlüssen 808 und 810 auftritt, dann kann die Spannung über den Spannungsanschlüssen 808 und 810 rasch ansteigen, wobei in diesem Fall die Auslöseschaltung 823 den Überspannungszustand erfasst und ein Gate-Steuersignal zu dem BigMOS 802 sendet, welches den BigMOS 802 einschaltet. Wenn der BigMOS 802 an ist, fließt ein von dem Überspannungszustand bewirkter Strom durch die Diode 816 und durch den BigMOS 802 nach Masse statt durch den funktionalen Schaltkreis 834 zu fließen, was den funktionalen Schaltkreis 834 möglicherweise beschädigen könnte. Die Auslöseschaltung 822 verhält sich im Wesentlichen auf die in Bezug auf die Auslöseschaltung 821 und die Auslöseschaltung 823 zuvor beschriebene Art und Weise.
  • 9 zeigt eine Schaltung 900, welche einen ESD-Schutz gemäß der technischen Verfahren dieser Offenbarung aufweist. Die Schaltung 900 weist einen BigMOS 902, einen Auslöseschaltungsblock 904 und Spannungsanschlüsse 906, 908 und 910 auf. Die Schaltung 900 weist ferner eine Diode 916 und eine Diode 918 auf, welche vorwärts vorgespannte Dioden sind. Der Auslöseschaltungsblock 904 weist eine Auslöseschaltung 921, eine Auslöseschaltung 922 und eine Auslöseschaltung 923 und einen Widerstand 951 auf. Die gepunkteten Linien, welche als Auslöseschaltung 921 gekennzeichnet sind, sollen übermitteln, dass die Auslöseschaltung 921 eine Kombination der Auslöseschaltung 922 und der Auslöseschaltung 923 ist. Die Schaltung 900 weist ferner einen funktionalen Schaltkreis 932, einen funktionalen Schaltkreis 934 und einen funktionalen Schaltkreis 936 auf. Der ESD-Schutz, welcher in der Schaltung 900 realisiert ist, ist ausgestaltet, den funktionalen Schaltkreis 932, den funktionalen Schaltkreis 934 und den funktionalen Schaltkreis 936 zu schützen. 9 zeigt ferner einen Gate-Schutzschaltkreis, welcher einen Stapel von Zener-Dioden (zum Beispiel Dioden 953 und 955 in 9) aufweist, welche in einer Reihenkonfiguration zwischen dem Gate-Anschluss und dem Source-Anschluss des BigMOS 802 angeordnet sind.
  • In dem Beispiel der 9 ist der Spannungsanschluss 906 ausgestaltet, eine Spannung VCP aufzunehmen; der Spannungsanschluss 908 ist ausgestaltet, eine Spannung VS aufzunehmen; und der Spannungsanschluss 910 ist ausgestaltet, eine Spannung GND aufzunehmen. In dem Beispiel der 9 kann der BigMOS 902 ein lateraler n-Typ-DMOS-Transistor sein. Ein Drain-Anschluss des BigMOS 902 ist mit dem Anschluss mit höchster Spannungseingabe der Schaltung 900 verbunden, welcher in dem Beispiel der 9 der Spannungsanschluss 906 ist, und ein Source-Anschluss des BigMOS 902 ist mit dem Anschluss mit niedrigster Spannungseingabe der Schaltung 900 verbunden, welcher in dem Beispiel der 9 der Spannungsanschluss 910 ist. Die Spannung VS kann eine beliebige Spannung zwischen VCP und GND sein. Zwecks eines Beispiels kann für 9 angenommen werden, dass die folgenden Bedingung gilt: VCP > VS > GND. VCP, VS und GND stellen die Spannungen dar, für welche die Spannungsanschlüsse 906, 908 und 910 ausgestaltet sind, diese unter normalen Betriebsbedingungen zu empfangen.
  • Jeder der Spannungsanschlüsse 906, 908 und 910 ist mit dem Auslöseschaltungsblock 904 verbunden. Der Auslöseschaltungsblock 904 kann ausgestaltet sein, eine Überspannung zwischen einer beliebigen Kombination von zwei Anschlüssen der Spannungsanschlüsse 906, 908 und 910 zu erfassen. Der Auslöseschaltungsblock 904 verhält sich im Wesentlichen auf die gleiche Art und Weise wie die Auslöseschaltungsblöcke 504 und 604, welche zuvor unter Bezugnahme auf die 5 bzw. 6 beschrieben wurden, aber die Darstellung der 9 zeigt mehr Details bezüglich der Realisierungen der Auslöseschaltungen. Bei der Schaltung 900 ist der funktionale Schaltkreis 932 ausgestaltet, bei einer Spannung von VCP-VS zu arbeiten, d.h., bei einer Spannung zwischen dem Spannungsanschluss 906 und dem Spannungsanschluss 908. Die Auslöseschaltung 922 ist ausgestaltet, ein Spannungsereignis über den Spannungsanschlüssen 906 und 908 zu erfassen und somit den funktionalen Schaltkreis 932 zu schützen. Der funktionale Schaltkreis 934 ist ausgestaltet, bei einer Spannung von VS-GND zu arbeiten, d.h., bei der Spannung zwischen dem Spannungsanschluss 908 und dem Spannungsanschluss 910. Die Auslöseschaltung 923 ist ausgestaltet, ein Spannungsereignis über den Spannungsanschlüssen 908 und 910 zu erfassen und somit den funktionalen Schaltkreis 934 zu schützen. Der funktionale Schaltkreis 936 ist ausgestaltet, bei einer Spannung von VCP-GND zu arbeiten, d.h., bei einer Spannung zwischen dem Spannungsanschluss 906 und dem Spannungsanschluss 910. Die Auslöseschaltung 921 ist ausgestaltet, ein Spannungsereignis über den Spannungsanschlüssen 906 und 910 zu erfassen und somit den funktionalen Schaltkreis 936 zu schützen.
  • Als Antwort auf ein Erfassen von Spannungsereignissen sendet eine Auslöseschaltung 921–923 ein Gate-Steuersignal zu dem BigMOS 902 und schaltet den BigMOS 902 an, sodass ein Strom durch den BigMOS 902 fließt. Auslöseschaltungen 921–923 bewirken, den BigMOS 902 einzuschalten, indem eine Gate-Source-Spannung über dem Widerstand 951 erzeugt wird, welche bewirkt, dass ein Drain-Source-Strom durch den BigMOS 902 fließt. Das Gate-Steuersignal schaltet den BigMOS 902 an, sodass ein Strom von dem Drain-Anschluss des BigMOS 902 zu dem Source-Anschluss des BigMOS 902, welcher mit Masse verbunden ist, fließt. Unter normalen Betriebsbedingungen sendet jedoch keine der Auslöseschaltungen 921–923 ein Gate-Steuersignal zu dem BigMOS 902 und der BigMOS 902 ist „aus“, sodass ein sehr kleiner Strom durch den BigMOS 902 fließt.
  • In einem Beispiel empfängt der Spannungsanschluss 906 die Spannung VCP und der Spannungsanschluss 908 empfängt die Spannung VS, d.h., die Spannung über den Spannungsanschlüssen 906 und 908 beträgt VCP-VS. Die Schaltung 900 weist den funktionalen Schaltkreis 932 auf, welcher bei einer Spannung von VCP-VS arbeiten kann. Wenn die Spannung über den Spannungsanschlüssen 906 und 908 bei oder dicht bei VCP-VS ist, dann erfasst die Auslöseschaltung 922 keine Überspannung und sendet kein Gate-Signal, um den BigMOS 902 einzuschalten. Wenn jedoch ein ESD-Ereignis an den Spannungsanschlüssen 906 und 908 auftritt, dann kann die Spannung über den Spannungsanschlüssen 906 und 908 viel höher als VCP-VS sein, wobei in diesem Fall die Auslöseschaltung 922 die Überspannungsbedingung erfasst und ein Gate-Steuersignal zu dem BigMOS 902 sendet, welches den BigMOS 902 einschaltet. Wenn der BigMOS 902 an ist, fließt ein durch den Überspannungszustand bewirkter Strom durch den BigMOS 902 nach Masse und durch die Diode 916 nach VS, statt durch den funktionalen Schaltkreis 932 zu fließen, was den funktionalen Schaltkreis 932 möglicherweise beschädigen könnte.
  • Die Auslöseschaltung 922 weist einen Transistor 942B, einen Widerstand 944B, einen Stapel von Zener-Dioden (welche in 9 als Diode 946B und Diode 948B gezeigt sind), eine Diode 950B und eine Diode 952B auf. In dem Beispiel der 9 kann der Transistor 942B ein p-Kanal MOSFET sein, wobei ein Source-Anschluss des Transistors 942B mit dem Spannungsanschluss 906 verbunden ist und ein Drain-Anschluss des Transistors 942B mit dem Gate-Anschluss des BigMOS 902 verbunden ist. Die Dioden 946B und 948B sind Zener-Dioden, wobei ein Anschluss (mit 954B gekennzeichnet) der Diode 946B mit einem Gate-Anschluss des Transistors 942B (bei einem Knoten 945B) verbunden ist und ein Anschluss (mit 956B gekennzeichnet) der Diode 948B mit dem Spannungsanschluss 908 verbunden ist. Ein Anschluss des Widerstands 944B ist mit dem Spannungsanschluss 906 verbunden, während der andere Anschluss des Widerstands 944B bei dem Knoten 945B mit sowohl dem Gate-Anschluss des Transistors 942B als auch dem Anschluss 954B der Diode 946B verbunden ist.
  • Wie zuvor eingeführt, ist die Auslöseschaltung 922 ausgestaltet, eine Überspannung über den Spannungsanschlüssen 906 und 908 zu erfassen. Wenn die Spannung an dem Knoten 945B unterhalb eines Schwellenwertpegels ist, fließt kein Strom von dem Source-Anschluss des Transistors 942B zu dem Drain-Anschluss des Transistors 942B. Wenn kein Strom durch den Transistor 942B fließt, ist kein Gate-Signal an dem Gate-Anschluss des BigMOS 902 vorhanden, um den BigMOS 902 einzuschalten. Wenn die Spannung an dem Knoten 945B über einem Schwellenwertpegel ist, fließt ein Strom von dem Source-Anschluss des Transistors 942B zu dem Drain-Anschluss des Transistors 942B, wodurch bewirkt wird, dass ein Gate-Signal an dem Gate-Anschluss des BigMOS 902 vorhanden ist, welches bewirkt, dass der BigMOS 902 eingeschaltet wird. Somit ist die Auslöseschaltung 922 ausgestaltet, eine Spannung bei 945B zu erzeugen, welche während eines normalen Betriebs unterhalb des Schwellenwertpegels ist, aber über dem Schwellenwertpegel ist, wenn eine Überspannung vorhanden ist.
  • Wie zuvor eingeführt, sind die Dioden 946B und 948B Zener-Dioden. Wenn der Spannungsabfall über den Dioden 946B und 948B in der Vorwärtsrichtung positiv ist, dann leiten die Dioden 946B und 948B Elektrizität. Wenn der Spannungsabfall über den Dioden 946B und 948B in der Rückwärtsrichtung positiv, aber kleiner als die Durchbruchspannung ist, dann leiten die Dioden 946B und 948B die Elektrizität nicht. Wenn der Spannungsabfall über den Dioden 946B und 948B in der Rückwärtsrichtung positiv und größer als die Durchbruchspannung ist, dann leiten die Dioden 946B und 948B Elektrizität. Somit werden die Dioden 946B und 948B derart ausgewählt, dass normale Spannungen nicht zu einem rückwärts vorgespannten Stromfluss führen, während Überspannungen zu einem rückwärts vorgespannten Stromfluss führen. Zusätzlich wird der Widerstandswert des Widerstands 944B derart gewählt, dass, wenn die Spannung über den Spannungsanschlüssen 906 und 908 den Wert VCP-VS um einen bestimmten Betrag überschreitet, der Spannungsabfall über dem Widerstand 944B, welcher von dem rückwärts vorgespannten Strom bewirkt wird, welcher durch die Dioden 946B und 948B fließt, eine Spannung am Knoten 945B erzeugt, welche über dem Schwellenwert ist, welcher bewirkt, dass der Transistor 942B einen Strom überträgt.
  • In einem Beispiel empfängt unter normalen Betriebsbedingungen der Spannungsanschluss 908 die Spannung VS und der Spannungsanschluss 910 empfängt die Spannung GND, d.h., die Spannung über den Spannungsanschlüssen 908 und 910 beträgt VS-GND. Die Schaltung 900 weist den funktionalen Schaltkreis 934 auf, welcher bei einer Spannung von VS-GND arbeiten kann. Wenn die Spannung über den Spannungsanschlüssen 908 und 910 bei oder dicht bei VS-GND ist, dann erfasst die Auslöseschaltung 923 keine Überspannung und sendet kein Gate-Signal, um den BigMOS 902 einzuschalten. Wenn jedoch ein ESD-Ereignis an den Spannungsanschlüssen 908 und 910 auftritt, dann kann die Spannung über den Spannungsanschlüssen 908 und 910 viel höher als VS-GND sein, wodurch in diesem Fall die Auslöseschaltung 923 die Überspannungsbedingungen erfasst und ein Gate-Steuersignal zu dem BigMOS 902 sendet, welches den BigMOS 902 einschaltet. Wenn der BigMOS 902 an ist, fließt ein von dem Überspannungszustand bewirkter Strom durch Diode 916 und durch den BigMOS 902 nach Masse, statt durch den funktionalen Schaltkreis 934 zu fließen, was den funktionalen Schaltkreis 934 möglicherweise beschädigen könnte.
  • Die Auslöseschaltung 923 weist im Wesentlichen die gleichen Komponenten auf und ist ausgestaltet, auf die gleiche Art und Weise wie die zuvor beschriebene Auslöseschaltung 922 zu arbeiten. Die Auslöseschaltung 923 weist einen Transistor 942C, einen Widerstand 944C, einen Stapel von Zener-Dioden (welcher in 9 als Diode 946C und Diode 948C gezeigt ist), eine Diode 950C und eine Diode 952C auf. In dem Beispiel der 9 kann der Transistor 942C ein p-Kanal MOSFET sein, wobei ein Source-Anschluss des Transistors 942C mit dem Spannungsanschluss 908 verbunden ist und ein Drain-Anschluss des Transistors 942C mit dem Gate-Anschluss des BigMOS 902 verbunden ist. Die Dioden 946C und 948C sind Zener-Dioden, wobei ein Anschluss der Diode 946C mit einem Gate-Anschluss des Transistors 942C verbunden ist und ein Anschluss der Diode 948C mit dem Spannungsanschluss 910 verbunden ist. Ein Anschluss des Widerstands 944C ist mit dem Spannungsanschluss 908 verbunden, während der andere Anschluss des Widerstands 944C an einem Knoten 945C mit sowohl dem Gate-Anschluss des Transistors 942C als auch mit dem Anschluss 954C der Diode 946C verbunden ist.
  • Die Auslöseschaltung 923 ist ausgestaltet, eine Überspannung an Spannungsanschlüssen 908 und 910 zu erfassen. Wenn die Spannung an dem Knoten 945C unterhalb eines Schwellenwertpegels ist, fließt kein Strom von dem Source-Anschluss des Transistors 942C zu dem Drain-Anschluss des Transistors 942C. Wenn kein Strom durch den Transistor 942C fließt, ist kein Gate-Signal an dem Gate-Anschluss des BigMOS 902 vorhanden, um den BigMOS 902 einzuschalten. Wenn die Spannung an dem Knoten 945C über einem Schwellenwertpegel ist, fließt ein Strom von dem Source-Anschluss des Transistors 942C zu dem Drain-Anschluss des Transistors 942C, wodurch bewirkt wird, dass ein Gate-Signal an dem Gate-Anschluss des BigMOS 902 vorhanden ist, welches bewirkt, den BigMOS 902 einzuschalten. Somit ist die Auslöseschaltung 923 ausgestaltet, eine Spannung bei 945C zu erzeugen, welche während eines Normalbetriebs unterhalb des Schwellenwertpegels ist, aber über dem Schwellenwertpegel ist, wenn eine Überspannung vorhanden ist.
  • Die Dioden 946C und 948C können Zener-Dioden umfassen. Wenn der Spannungsabfall über den Dioden 946C und 948C in der Vorwärtsrichtung positiv ist, dann leiten die Dioden 946C und 948C Elektrizität. Wenn der Spannungsabfall über den Dioden 946C und 948C positiv in der Rückwärtsrichtung, aber kleiner als die Durchbruchspannung ist, dann leiten die Dioden 946C und 948C keine Elektrizität. Wenn der Spannungsabfall über den Dioden 946C und 948C in der Rückwärtsrichtung positiv und größer als die Durchbruchspannung ist, dann leiten die Dioden 946C und 948C Elektrizität. Somit werden die Dioden 946C und 948C derart ausgewählt, dass normale Spannungen nicht zu einem rückwärts vorgespannten Stromfluss führen, während Überspannungen zu einem rückwärts vorgespannten Stromfluss führen. Zusätzlich wird der Widerstandwert des Widerstands 944C derart gewählt, dass, wenn die Spannung über den Spannungsanschlüssen 908 und 910 den Wert VS-GND um einen bestimmten Betrag überschreitet, der Spannungsabfall über dem Widerstand 944C, welcher durch den rückwärts vorgespannten Strom bewirkt wird, welcher durch die Dioden 946C und 948C fließt, eine Spannung an dem Knoten 945C erzeugt, welche über dem Schwellenwert ist, welcher bewirkt, dass der Transistor 942C einen Strom überträgt.
  • Als ein weiteres Beispiel empfängt unter normalen Betriebsbedingungen der Spannungsanschluss 906 die Spannung VCP und der Spannungsanschluss 910 empfängt die Spannung GND, d.h., die Spannung über den Spannungsanschlüssen 906 und 910 beträgt VCP-GND. Der funktionale Schaltkreis 936 kann ausgestaltet sein, bei VCP-GND zu arbeiten. Wenn die Spannung über den Spannungsanschlüssen 906 und 910 bei oder dicht bei VCP-GND ist, dann erfasst die Auslöseschaltung 921 keine Überspannung und sendet kein Gate-Signal, um den BigMOS 902 einzuschalten. Wenn jedoch ein ESD-Ereignis an den Spannungsanschlüssen 906 und 910 auftritt, dann kann die Spannung über den Spannungsanschlüssen 906 und 910 viel höher als VCP-GND sein, wobei in diesem Fall die Auslöseschaltung 921 die Überspannungsbedingung erfasst und ein Gate-Steuersignal zu dem BigMOS 902 sendet, welches den BigMOS 902 einschaltet. Wenn der BigMOS 902 an ist, fließt ein durch die Überspannung über den Spannungsanschlüssen 906 und 910 bewirkter Strom durch den BigMOS 902 nach Masse statt durch den funktionalen Schaltkreis 936 zu fließen, was den funktionalen Schaltkreis 936 möglicherweise beschädigen könnte.
  • Wie zuvor erwähnt, wird die Auslöseschaltung 921 durch eine Kombination der Auslöseschaltung 922 und der Auslöseschaltung 923 gebildet. Die Auslöseschaltung 921 ist ausgestaltet, eine Überspannung über den Spannungsanschlüssen 906 und 910 zu erfassen. Wenn die Spannung an dem Knoten 945C unterhalb eines Schwellenwertpegels ist, fließt kein Strom von dem Source-Anschluss des Transistors 942C zu dem Drain-Anschluss des Transistors 942C. Wenn kein Strom durch den Transistor 942C fließt, ist kein Gate-Signal an dem Gate-Anschluss des BigMOS 902 vorhanden, um den BigMOS 902 einzuschalten. Wenn die Spannung an dem Knoten 945C über einem Schwellenwertpegel ist, fließt ein Strom von dem Source-Anschluss des Transistors 942C zu dem Drain-Anschluss des Transistors 942C, wodurch bewirkt wird, dass ein Gate-Signal an dem Gate-Anschluss des BigMOS 902 vorhanden ist, was bewirkt, dass der BigMOS 902 eingeschaltet wird. Somit ist die Auslöseschaltung 921 ausgestaltet, eine Spannung bei 945C zu erzeugen, welche während eines Normalbetriebs unterhalb des Schwellenwertpegels ist, aber über dem Schwellenwertpegel ist, wenn eine Überspannung vorhanden ist.
  • Die Dioden 946B, 948B, 946C und 948C können Zener-Dioden umfassen. Wenn der Spannungsabfall über den Dioden 946B, 948B, 946C und 948C in der Vorwärtsrichtung positiv ist, dann leiten die Dioden 946B, 948B, 946C und 948C Elektrizität. Wenn der Spannungsabfall über den Dioden 946B, 948B, 946C und 948C positiv in der Rückwärtsrichtung, aber kleiner als die Durchbruchspannung ist, dann leiten die Dioden 946B, 948B, 946C und 948C keine Elektrizität. Wenn der Spannungsabfall über den Dioden 946B, 948B, 946C und 948C positiv in der Rückwärtsrichtung und größer als die Durchbruchspannung ist, dann leiten die Dioden 946B, 948B, 946C und 948C Elektrizität. Somit werden die Dioden 946B, 948B, 946C und 948C derart ausgewählt, dass normale Spannungen nicht zu einem rückwärts vorgespannten Stromfluss führen, während Überspannungen zu einem rückwärts vorgespannten Stromfluss führen. Zusätzlich kann der Widerstandswert des Widerstands 944C derart ausgewählt werden, dass, wenn die Spannung über den Spannungsanschlüssen 906 und 910 einen Wert von VCP-GND um einen bestimmten Betrag überschreitet, der Spannungsabfall über dem Widerstand 944C, welcher von dem durch die Dioden 946B, 948B, 946C und 948C fließenden rückwärts vorgespannten Strom bewirkt wird, eine Spannung bei dem Knoten 945C erzeugt, welche über dem Schwellenwert ist, was bewirkt, dass der Transistor 942C einen Strom leitet. Zusätzlich kann der Widerstandswert des Widerstands 944B derart ausgewählt werden, dass, wenn die Spannung über den Spannungsanschlüssen 906 und 910 einen Wert von VCP-GND um einen vorbestimmten Betrag überschreitet, der Spannungsabfall über dem Widerstand 944B, welcher durch den rückwärts vorgespannten Strom bewirkt wird, der durch die Dioden 946B, 948B, 946C und 948C fließt, eine Spannung bei dem Knoten 945B bewirkt, welche über dem Schwellenwert ist, was bewirkt, dass der Transistor 942B einen Strom überträgt.
  • 10 zeigt eine Schaltung 1000, welche einen ESD-Schutz gemäß der technischen Verfahren dieser Offenbarung aufweist. Die Schaltung 1000 weist einen BigMOS 1002, einen Auslöseschaltungsblock 1004 und Spannungsanschlüsse 1006, 1008 und 1010 auf. Die Schaltung 1000 weist ferner eine Diode 1016 und eine Diode 1018 auf, welche vorwärts vorgespannte Dioden sind. Die Schaltung 1000 weist ferner einen funktionalen Schaltkreis 1032, einen funktionalen Schaltkreis 1034 und einen funktionalen Schaltkreis 1036 auf. Der in der Schaltung 1000 realisierte ESD-Schutz ist ausgestaltet, den funktionalen Schaltkreis 1032, den funktionalen Schaltkreis 1034 und den funktionalen Schaltkreis 1036 zu schützen. 10 zeigt ferner einen Gate-Schutzschaltkreis, welcher einen Stapel von Zener-Dioden (zum Beispiel Dioden 1053 und 1055 in 10) aufweist, welche in einer Reihenanordnung zwischen dem Gate-Anschluss und dem Source-Anschluss des BigMOS 1002 angeordnet sind.
  • Der Auslöseschaltungsblock 1004 weist eine Auslöseschaltung 1021, eine Auslöseschaltung 1022, eine Auslöseschaltung 1023 und einen Widerstand 1051 auf. Die gepunkteten Linien, welche als Auslöseschaltung 1021/1023 bezeichnet sind, sollen darstellen, dass die Auslöseschaltung 1021 und die Auslöseschaltung 1023 eine zusammengefügte Auslöseschaltung sind, d.h., sie teilen sich einige Komponenten. Die Auslöseschaltung 1021 ist ausgestaltet, eine Überspannung zwischen den Spannungsanschlüssen 1006 und 1010 zu erfassen und die Auslöseschaltung 1023 ist ausgestaltet, eine Überspannung zwischen den Spannungsanschlüssen 1008 und 1010 zu erfassen. Die Auslöseschaltung 1023 weist eine Diode 1062 und eine Diode 1064 auf und die Auslöseschaltung 1021 weist die Dioden 1062 und 1064 zusätzlich zu einer Diode 1066 und einer Diode 1068 auf.
  • In dem Beispiel der 10 ist der Spannungsanschluss 1006 ausgestaltet, eine Spannung VCP aufzunehmen; der Spannungsanschluss 1008 ist ausgestaltet, eine Spannung VS aufzunehmen; und der Spannungsanschluss 1010 ist ausgestaltet, eine Spannung GND aufzunehmen. In dem Beispiel der 10 ist der BigMOS 1002 ein lateraler n-Typ DMOS Transistor. Ein Drain-Anschluss des BigMOS 1002 ist mit einem Anschluss mit einer höchsten Spannungseingabe der Schaltung 1000 verbunden, welcher in dem Beispiel der 10 der Spannungsanschluss 1006 ist, und ein Source-Anschluss des BigMOS 1002 ist mit dem Anschluss mit einer geringsten Spannungseingabe der Schaltung 1000 verbunden, welcher in dem Beispiel der 10 der Spannungsanschluss 1010 ist. Die Spannung VS kann eine beliebige Spannung zwischen VCP und GND sein. Zwecks eines Beispiels kann für 10 angenommen werden, dass die folgende Bedingung gilt: VCP > VS > GND. VCP, VS und GND stellen die Spannungen dar, für welche die Spannungsanschlüsse 1006, 1008 und 1010 ausgestaltet sind, diese unter normalen Betriebsbedingungen aufzunehmen.
  • Jeder der Spannungsanschlüsse 1006, 1008 und 1010 ist mit dem Auslöseschaltungsblock 1004 verbunden. Der Auslöseschaltungsblock 1004 kann ausgestaltet sein, eine Überspannung zwischen einer beliebigen Kombination von zwei Anschlüssen der Spannungsanschlüsse 1006, 1008 und 1010 zu erfassen. Der Auslöseschaltungsblock 1004 verhält sich im Wesentlichen auf die gleiche Art und Weise wie die Auslöseschaltungsblöcke 504 und 804, welche zuvor unter Bezugnahme auf die 5 bzw. 8 beschrieben wurden, aber die Darstellung der 10 zeigt weitere Details bezüglich der Realisierung der Auslöseschaltungen. Bei der Schaltung 1000 ist der funktionale Schaltkreis 1032 ausgestaltet, bei einer Spannung von VCP-VS zu arbeiten, d.h., bei der Spannung zwischen dem Spannungsanschluss 1006 und dem Spannungsanschluss 1008. Die Auslöseschaltung 1022 ist ausgestaltet, ein Spannungsereignis über den Spannungsanschlüssen 1006 und 1008 zu erfassen und somit den funktionalen Schaltkreis 1032 zu schützen. Der funktionale Schaltkreis 1034 ist ausgestaltet, bei einer Spannung von VS-GND zu arbeiten, d.h., bei einer Spannung zwischen dem Spannungsanschluss 1008 und dem Spannungsanschluss 1010. Der Auslöseschaltkreis 1023 ist ausgestaltet, ein Spannungsereignis über den Spannungsanschlüssen 1008 und 1010 zu erfassen und somit den funktionalen Schaltkreis 1034 zu schützen. Der funktionale Schaltkreis 1036 ist ausgestaltet, bei einer Spannung von VCP-GND zu arbeiten, d.h., bei einer Spannung zwischen dem Spannungsanschluss 1006 und dem Spannungsanschluss 1010. Der Auslöseschaltkreis 1021 ist ausgestaltet, ein Spannungsereignis über den Spannungsanschlüssen 1006 und 1010 zu erfassen und somit den funktionalen Schaltkreis 1036 zu schützen.
  • Als Antwort auf ein Erfassen von Spannungsereignissen sendet eine beliebige der Auslöseschaltungen 1021–1023 ein Gate-Steuersignal zu dem BigMOS 1002 und schaltet den BigMOS 1002 an, sodass ein Strom durch den BigMOS 1002 fließt. Die Auslöseschaltungen 1021–1023 bewirken, dass der BigMOS 1002 eingeschaltet wird, indem eine Gate-Source-Spannung über dem Widerstand 1051 erzeugt wird, welche bewirkt, dass ein Drain-Source-Strom durch den BigMOS 1002 fließt. Das Gate-Steuersignal schaltet den BigMOS 1002 derart an, dass ein Strom von dem Drain-Anschluss des BigMOS 1002 zu dem Source-Anschluss des BigMOS 1002, welcher mit Masse verbunden ist, fließt. Unter normalen Betriebsbedingungen sendet jedoch keine der Auslöseschaltungen 1021–1023 ein Gate-Steuersignal zu dem BigMOS 1002 und der BigMOS 1002 ist „aus“, sodass ein sehr kleiner Strom durch den BigMOS 1002 fließt.
  • Bei einem Beispiel empfängt der Spannungsanschluss 1006 unter normalen Betriebsbedingungen die Spannung VCP und der Spannungsanschluss 1008 empfängt die Spannung VS, d.h., die Spannung über den Spannungsanschlüssen 1006 und 1008 beträgt VCP-VS. Die Schaltung 1000 weist den funktionalen Schaltkreis 1032 auf, welcher bei einer Spannung von VCP-VS arbeiten kann. Wenn die Spannung über den Spannungsanschlüssen 1006 und 1008 bei oder dicht bei VCP-VS ist, dann erfasst die Auslöseschaltung 1022 keine Überspannung und sendet kein Gate-Signal, um den BigMOS 1002 einzuschalten. Wenn jedoch ein ESD-Ereignis an den Spannungsanschlüssen 1006 und 1008 auftritt, dann kann die Spannung über den Spannungsanschlüssen 1006 und 1008 viel höher als VCP-VS sein, wobei in diesem Fall die Auslöseschaltung 1022 die Überspannungsbedingungen erfasst und ein Gate-Steuersignal zu dem BigMOS 1002 sendet, welches den BigMOS 1002 einschaltet. Wenn der BigMOS 1002 an ist, fließt ein von der Überspannungsbedingung bewirkter Strom durch den BigMOS 1002 nach Masse, statt durch den funktionalen Schaltkreis 1032 zu fließen, was den funktionalen Schaltkreis 1032 möglicherweise beschädigen könnte.
  • Die Auslöseschaltung 1022 weist einen Transistor 1042B, einen Widerstand 1044B, einen Stapel von Zener-Dioden (welche in 10 als Diode 1046B und Diode 1048B gezeigt sind), eine Diode 1050B und eine Diode 1052B auf. In dem Beispiel der 10 kann der Transistor 1042B ein p-Kanal MOSFET sein, wobei ein Source-Anschluss des Transistors 1042B mit dem Spannungsanschluss 1006 verbunden ist und ein Drain-Anschluss des Transistors 1042B mit dem Gate-Anschluss des BigMOS 1002 verbunden ist. Die Dioden 1046B und 1048B sind Zener-Dioden, wobei ein Anschluss der Diode 1046B mit einem Gate-Anschluss des Transistors 1042B (bei einem Knoten 1045B) verbunden ist und ein Anschluss der Diode 1048B mit dem Spannungsanschluss 1008 verbunden ist. Ein Anschluss des Widerstands 1044B ist mit dem Spannungsanschluss 1006 verbunden, während der andere Anschluss des Widerstands 1044B bei dem Knoten 1045B mit sowohl dem Gate-Anschluss des Transistors 1042B als auch mit einem Anschluss der Diode 1046B verbunden ist.
  • Wie zuvor eingeführt wurde, ist die Auslöseschaltung 1022 ausgestaltet, eine Überspannung über den Spannungsanschlüssen 1006 und 1008 zu erfassen. Wenn die Spannung an dem Knoten 1045B unterhalb eines Schwellenwertpegels ist, fließt kein Strom von dem Source-Anschluss des Transistors 1042B zu dem Drain-Anschluss des Transistors 1042B. Wenn kein Strom durch den Transistor 1042B fließt, ist kein Gate-Signal an dem Gate-Anschluss des BigMOS 1002 vorhanden, um den BigMOS 1002 einzuschalten. Wenn die Spannung an dem Knoten 1045B über einem Schwellenwertpegel ist, fließt ein Strom von dem Source-Anschluss des Transistors 1042B zu dem Drain-Anschluss des Transistors 1042B, wodurch bewirkt wird, dass ein Gate-Signal an dem Gate-Anschluss des BigMOS 1002 vorhanden ist, was bewirkt, dass der BigMOS 1002 eingeschaltet wird. Somit ist die Auslöseschaltung 1022 ausgestaltet, eine Spannung bei 1045B zu erzeugen, welche während eines normalen Betriebs unterhalb des Schwellenwertpegels ist, aber über dem Schwellenwertpegel ist, wenn eine Überspannung vorhanden ist.
  • Wie zuvor eingeführt, sind die Dioden 1046B und 1048B Zener-Dioden. Wenn der Spannungsabfall über den Dioden 1046B und 1048B in der Vorwärtsrichtung positiv ist, dann leiten die Dioden 1046B und 1048B Elektrizität. Wenn der Spannungsabfall über den Dioden 1046B und 1048B in der Rückwärtsrichtung positiv, aber kleiner als die Durchbruchspannung ist, dann leiten die Dioden 1046B und 1048B keine Elektrizität. Wenn der Spannungsabfall über den Dioden 1046B und 1048B positiv in der Rückwärtsrichtung und größer als die Durchbruchspannung ist, dann leiten die Dioden 1046B und 1048B Elektrizität. Somit werden die Dioden 1046B und 1048B derart ausgewählt, dass normale Spannungen nicht zu einem rückwärts vorgespannten Stromfluss führen, während Überspannungen zu einem rückwärts vorgespannten Stromfluss führen. Zusätzlich wird der Widerstandswert des Widerstands 1044B derart gewählt, dass, wenn die Spannung über den Spannungsanschlüssen 1006 und 1010 einen Wert von VCP-VS um einen bestimmten Betrag überschreitet, der Spannungsabfall über dem Widerstand 1044B, welcher durch den rückwärts vorgespannten Strom bewirkt wird, welcher durch die Dioden 1046B und 1048B fließt, eine Spannung an dem Knoten 1045B erzeugt, welche über dem Schwellenwert ist, was bewirkt, dass der Transistor 1042B einen Strom überträgt.
  • Bei einem weiteren Beispiel empfängt unter normalen Betriebsbedingungen der Spannungsanschluss 1008 die Spannung VS und der Spannungsanschluss 1010 empfängt die Spannung GND, d.h., die Spannung über den Spannungsanschlüssen 1008 und 1010 beträgt VS-GND. Der funktionale Schaltkreis 1034 kann ausgestaltet sein, bei VS-GND zu arbeiten. Wenn die Spannung über den Spannungsanschlüssen 1008 und 1010 bei oder dicht bei VS-GND liegt, dann erfasst die Auslöseschaltung 1023 keine Überspannung und sendet kein Gate-Signal, um den BigMOS 1002 einzuschalten. Wenn jedoch ein ESD-Ereignis an den Spannungsanschlüssen 1008 und 1010 auftritt, dann kann die Spannung über den Spannungsanschlüssen 1008 und 1010 viel höher als VS-GND sein, wobei in diesem Fall die Auslöseschaltung 1023 den Überspannungszustand erfasst und ein Gate-Steuersignal zu dem BigMOS 1002 sendet, welches den BigMOS 1002 einschaltet. Wenn der BigMOS 1002 an ist, fließt ein Strom, welcher von der Überspannung über den Spannungsanschlüssen 1008 und 1010 bewirkt wird, durch den BigMOS 1002 nach Masse, statt durch den funktionalen Schaltkreis 1034 zu fließen, was den funktionalen Schaltkreis 1034 möglicherweise beschädigen könnte.
  • Die Auslöseschaltung 1023 weist Dioden 1062 und 1064 auf, welche Zener-Dioden sind, d.h., ein rückwärts vorgespannter Strom fließt nicht durch die Dioden 1062 und 1064, wenn die Spannung über den Dioden 1062 und 1064 unterhalb der Durchbruchspannung ist. Der rückwärts vorgespannte Strom fließt jedoch durch die Dioden 1062 und 1064, wenn die Spannung über den Dioden 1062 und 1064 über der Durchbruchspannung ist. Dementsprechend ist die Auslöseschaltung 1023 ausgestaltet, eine Überspannung zu erfassen, indem für die Dioden 1062 und 1064 Zener-Dioden ausgewählt werden, welche eine Durchbruchspannung über der oder näherungsweise gleich der Spannung aufweisen, bei welcher die Überspannung zu erfassen ist. Die Dioden 1062 und 1064 werden ferner derart ausgewählt, dass die Durchbruchspannung über der normalen Betriebsspannung für den funktionalen Schaltkreis ist, für welchen sie konfiguriert sind, um diesen zu schützen. In dem Beispiel der 10 ist die Auslöseschaltung 1023 ausgestaltet, den funktionalen Schaltkreis 1034 zu schützen, welcher eine normale Betriebsspannung von VS-GND aufweist. Dementsprechend kann die Durchbruchspannung für die Dioden 1062 und 1064 größer als VS-GND sein. Zwecks eines Beispiels kann, wenn VS-GND 15V beträgt, dann die Durchbruchspannung der Dioden 1062 und 1064 17V betragen. Somit wird als Antwort auf eine Überspannung zwischen dem Spannungsanschluss 1008 und dem Spannungsanschluss 1010 ein Strom durch die Dioden 1062 und 1064 fließen und den BigMOS 1002 einschalten.
  • Bei einem anderen Beispiel empfängt der Spannungsanschluss 1006 die Spannung VCP und der Spannungsanschluss 1010 empfängt die Spannung GND, d.h., die Spannung über den Spannungsanschlüssen 1006 und 1010 beträgt VCP-GND. Die Schaltung 1000 weist den funktionalen Schaltkreis 1036 auf, welcher bei einer Spannung von VCP-GND arbeiten kann. Wenn die Spannung über den Spannungsanschlüssen 1006 und 1010 bei oder dicht bei VCP-GND ist, dann erfasst die Auslöseschaltung 1021 keine Überspannung und sendet kein Gate-Signal, um den BigMOS 1002 einzuschalten. Wenn jedoch ein ESD-Ereignis an den Spannungsanschlüssen 1006 und 1010 auftritt, dann kann die Spannung über den Spannungsanschlüssen 1006 und 1010 viel höher als VCP-GND sein, wobei in diesem Fall die Auslöseschaltung 1021 den Überspannungszustand erfasst und ein Gate-Steuersignal zu dem BigMOS 1002 sendet, welches den BigMOS 1002 einschaltet. Wenn der BigMOS 1002 an ist, fließt ein von dem Überspannungszustand bewirkter Strom durch den BigMOS 1002 nach Masse, statt durch den funktionalen Schaltkreis 1036 zu fließen, was den funktionalen Schaltkreis 1036 möglicherweise beschädigen könnte.
  • Die Auslöseschaltung 1021 weist Dioden, einen ersten Stapel von Zener-Dioden (welche in 10 als Dioden 1062 und 1064 gezeigt sind) und einen zweiten Stapel von Zener-Dioden (welche in 10 als Dioden 1066 und 1068 gezeigt sind) auf. Die Dioden 1062, 1064, 1066 und 1068 sind Zener-Dioden, d.h., ein rückwärts vorgespannter Strom fließt nicht durch die Dioden 1062, 1064, 1066 und 1068, wenn die Spannung über den Dioden 1062, 1064, 1066 und 1068 unterhalb der Durchbruchspannung ist. Der rückwärts vorgespannte Strom fließt jedoch durch die Dioden 1062, 1064, 1066 und 1068, wenn die Spannung über den Dioden 1062, 1064, 1066, 1068 über der Durchbruchspannung ist. Dementsprechend ist die Auslöseschaltung 1021 ausgestaltet, eine Überspannung zu erfassen, indem für die Dioden 1062, 1064, 1066 und 1068 Zener-Dioden ausgewählt werden, welche eine Durchbruchspannung über oder näherungsweise gleich der Spannung aufweisen, bei welcher die Überspannung zu erfassen ist. Die Dioden 1062, 1064, 1066 und 1068 sind ferner derart ausgewählt, dass die Durchbruchspannung über der normalen Betriebsspannung für den funktionalen Schaltkreis ist, für dessen Schutz sie ausgestaltet sind. In dem Beispiel der 10 ist die Auslöseschaltung 1021 ausgestaltet, den funktionalen Schaltkreis 1036 zu schützen, welcher eine normale Betriebsspannung von VCP-GND aufweist. Dementsprechend kann die Durchbruchspannung der Dioden 1062, 1064, 1066 und 1068 größer als VCP-GND sein. Zwecks eines Beispiels kann die Durchbruchspannung der Dioden 1062, 1064, 1066 und 1068 50V sein, wenn VCP-GND 45V beträgt. Somit wird als Antwort auf eine Überspannung zwischen dem Spannungsanschluss 1006 und dem Spannungsanschluss 1010 ein Strom durch die Dioden 1062, 1064, 1066 und 1068 fließen und den BigMOS 1002 einschalten.
  • 11 zeigt eine Schaltung 1100, welche einen ESD-Schutz gemäß der technischen Verfahren dieser Offenbarung aufweist. Die Schaltung 1100 weist einen BigMOS 1102, einen Auslöseschaltungsblock 1104 und Spannungsanschlüsse 1106, 1108, 1110 auf. Der Auslöseschaltungsblock 1104 stellt eine zusammengesetzte Auslöseschaltung dar, welche Überspannungen zwischen einer beliebigen Kombination von den Spannungsanschlüssen 1106, 1108, 1110 erfasst. Die Schaltung 1100 weist ferner eine Diode 1116 und eine Diode 1118 auf, welche vorwärts vorgespannte Dioden sind. Die Schaltung 1100 weist ferner einen funktionalen Schaltkreis 1132, einen funktionalen Schaltkreis 1134 und einen funktionalen Schaltkreis 1136 auf. Der ESD-Schutz, welcher in der Schaltung 1100 realisiert wird, ist ausgestaltet, den funktionalen Schaltkreis 1132, den funktionalen Schaltkreis 1134 und den funktionalen Schaltkreis 1136 zu schützen. 11 zeigt ferner einen Gate-Schutzschaltkreis, welcher einen Stapel von Zener-Dioden (zum Beispiel Dioden 1153 und 1155 in 11) aufweist, welche in einer Reihenanordnung zwischen einem Gate-Anschluss und einem Source-Anschluss des BigMOS 1102 angeordnet sind.
  • In dem Beispiel der 11 ist der Spannungsanschluss 1106 ausgestaltet, eine Spannung VCP zu empfangen: der Spannungsanschluss 1108 ist ausgestaltet, eine Spannung VS zu empfangen; und der Spannungsanschluss 1110 ist ausgestaltet, eine Spannung GND zu empfangen. In dem Beispiel der 11 kann der BigMOS 1102 ein lateraler n-Typ DMOS Transistor sein. Ein Drain-Anschluss des BigMOS 1102 ist mit dem Anschluss mit der höchsten Spannungseingabe der Schaltung 1100 verbunden, welcher in dem Beispiel der 11 der Spannungsanschluss 1106 ist, und ein Source-Anschluss des BigMOS 1102 ist mit dem Anschluss mit der geringsten Spannungseingabe der Schaltung 1100 verbunden, welcher in dem Beispiel der 11 der Spannungsanschluss 1110 ist. Die Spannung VS kann eine beliebige Spannung zwischen VCP und GND sein. Zwecks eines Beispiels kann für 11 angenommen werden, dass die folgende Bedingung gilt: VCP > VS > GND. VCP, VS und GND stellen die Spannungen dar, für welche die Spannungsanschlüsse 1106, 1108 und 1110 ausgestaltet sind, diese unter normalen Betriebsbedingungen zu empfangen.
  • Jeder Spannungsanschluss 1106, 1108 und 1110 ist mit dem Auslöseschaltungsblock 1104 verbunden. Der Auslöseschaltungsblock 1104 kann ausgestaltet sein, eine Überspannung zwischen einer beliebigen Kombination von zwei Anschlüssen der Spannungsanschlüsse 1106, 1108 und 1110 zu erfassen. Der Auslöseschaltungsblock 1104 verhält sich im Wesentlichen auf die gleiche Art und Weise wie die Auslöseschaltungsblöcke 504 und 604, welche zuvor unter Bezugnahme auf die 5 bzw. 6 beschrieben wurden, aber die Darstellung der 11 zeigt mehr Details bezüglich der Realisierung der Auslöseschaltungen. In der Schaltung 1100 ist der funktionale Schaltkreis 1132 ausgestaltet, bei einer Spannung von VCP-VS zu arbeiten, d.h. bei der Spannung zwischen dem Spannungsanschluss 1106 und dem Spannungsanschluss 1108. Der funktionale Schaltkreis 1134 ist ausgestaltet, bei einer Spannung von VS-GND zu arbeiten, d.h. bei der Spannung zwischen dem Spannungsanschluss 1108 und dem Spannungsanschluss 1110. Der funktionale Schaltkreis 1136 ist ausgestaltet, bei einer Spannung von VCP-GND zu arbeiten, d.h. bei der Spannung zwischen dem Spannungsanschluss 1106 und dem Spannungsanschluss 1110.
  • Als Antwort auf das Erfassen eines Spannungsereignisses sendet der Auslöseschaltungsblock 1104 ein Gate-Steuersignal zu dem BigMOS 1102 und schaltet den BigMOS 1102 an, sodass ein Strom durch den BigMOS 1102 fließt. Die Auslöseschaltungen 1121–1123 bewirken, dass der BigMOS 1102 eingeschaltet wird, indem eine Gate-Source-Spannung über einem Widerstand 1151 erzeugt wird, welche bewirkt, dass ein Drain-Source-Strom durch den BigMOS 1102 fließt. Das Gate-Steuersignal schaltet den BigMOS 1102 an, sodass ein Strom von dem Drain-Anschluss des BigMOS 1102 zu dem Source-Anschluss des BigMOS 1102, welcher mit Masse verbunden ist, fließt. Unter normalen Betriebsbedingungen sendet der Auslöseschaltungsblock 1104 jedoch kein Gate-Steuersignal zu dem BigMOS 1102 und der BigMOS 1102 ist „aus“, sodass ein sehr kleiner Strom durch den BigMOS 1102 fließt.
  • In einem Beispiel empfängt unter normalen Betriebsbedingungen der Spannungsanschluss 1106 die Spannung VCP und der Spannungsanschluss 1108 empfängt die Spannung VS, d.h., die Spannung über den Spannungsanschlüssen 1106 und 1108 beträgt VCP-VS. Die Schaltung 1100 weist den funktionalen Schaltkreis 1132 auf, welcher bei einer Spannung von VCP-VS arbeiten kann. Wenn die Spannung über den Spannungsanschlüssen 1106 und 1108 bei oder dicht bei VCP-VS liegt, dann erfasst der Auslöseschaltungsblock 1104 keine Überspannung und sendet kein Gate-Signal, um den BigMOS 1102 einzuschalten. Wenn jedoch ein ESD-Ereignis an den Spannungsanschlüssen 1106 und 1108 auftritt, dann kann die Spannung über den Spannungsanschlüssen 1106 und 1108 viel höher als VCP-VS sein, wobei in diesem Fall der Auslöseschaltungsblock 1104 den Überspannungszustand erfasst und ein Gate-Steuersignal zu dem BigMOS 1102 sendet, welches den BigMOS 1102 einschaltet. Wenn der BigMOS 1102 an ist, fließt ein durch den Überspannungszustand bewirkter Strom durch den BigMOS 1102 nach Masse, statt durch den funktionalen Schaltkreis 1132 zu fließen, was den funktionalen Schaltkreis 1132 möglicherweise beschädigen könnte.
  • Der Auslöseschaltungsblock 1104 weist einen Transistor 1142B, einen Widerstand 1144B, einen ersten Zener-Dioden-Stapel (welcher in 11 als Diode 1146B und Diode 1148B gezeigt ist), einen zweiten Zener-Dioden-Stapel (welcher in 11 als Diode 1150B und Diode 1152B gezeigt ist) auf. In dem Beispiel der 11 ist der Transistor 1142B ein p-Kanal MOSFET, wobei ein Source-Anschluss des Transistors 1142B mit dem Spannungsanschluss 1106 verbunden ist und ein Drain-Anschluss des Transistors 1142B mit dem Gate-Anschluss des BigMOS 1102 verbunden ist. Die Dioden 1146B und 1148B sind Zener-Dioden, wobei ein Anschluss der Diode 1146B mit einem Gate-Anschluss des Transistors 1142B (bei einem Knoten 1145B) verbunden ist und ein Anschluss der Diode 1148B mit dem Spannungsanschluss 1108 verbunden ist. Wie zuvor beschrieben, sollen die Dioden 1146B und 1148B einen Stapel repräsentieren, welcher mehr als zwei Dioden aufweisen kann. Ein Anschluss des Widerstands 1144B ist mit dem Spannungsanschluss 1106 verbunden, während der andere Anschluss des Widerstands 1144B am Knoten 1145B mit sowohl dem Gate-Anschluss des Transistors 1142B als auch einem Anschluss der Diode 1146B verbunden ist.
  • Wie zuvor vorgestellt, ist der Auslöseschaltungsblock 1104 ausgestaltet, eine Überspannung über den Spannungsanschlüssen 1106 und 1108 zu erfassen. Wenn die Spannung an dem Knoten 1145B unterhalb einem Schwellenwertpegel ist, fließt kein Strom von dem Source-Anschluss des Transistors 1142B zu dem Drain-Anschluss des Transistors 1142B. Wenn kein Strom durch den Transistor 1142B fließt, ist kein Gate-Signal an dem Gate-Anschluss des BigMOS 1102 vorhanden, um den BigMOS 1102 einzuschalten. Wenn die Spannung an dem Knoten 1145B über einem Schwellenwertpegel ist, fließt ein Strom von dem Source-Anschluss des Transistors 1142B zu dem Drain-Anschluss des Transistors 1142B, welcher bewirkt, dass ein Gate-Signal an dem Gate-Anschluss des BigMOS 1102 vorhanden ist, was bewirkt, den BigMOS 1102 einzuschalten. Somit ist die Auslöseschaltung 1122 ausgestaltet, eine Spannung bei 1145B zu erzeugen, welche unterhalb dem Schwellenwertpegel bei einem normalen Betrieb ist, aber über dem Schwellenwertpegel, wenn eine Überspannung vorhanden ist.
  • Wie zuvor vorgestellt, stellen die Dioden 1146B und 1148B einen ersten Stapel von Zener-Dioden dar. Wenn der Spannungsabfall über dem ersten Stapel von Zener-Dioden in der Vorwärtsrichtung positiv ist, dann leiten die Dioden 1146B und 1148B Elektrizität. Wenn der Spannungsabfall über dem ersten Stapel der Zener-Dioden positiv in der Rückwärtsrichtung ist, aber kleiner als die Durchbruchspannung ist, dann leiten die Dioden 1146B und 1148B keine Elektrizität. Wenn der Spannungsabfall über dem ersten Stapel von Zener-Dioden positiv in der Rückwärtsrichtung und größer als die Durchbruchspannung ist, dann leiten die Dioden 1146B und 1148B Elektrizität. Somit sind die Dioden in dem ersten Stapel von Dioden derart ausgewählt, dass normale Spannungen nicht zu einem rückwärts vorgespannten Stromfluss führen, während Überspannungen zu einem rückwärts vorgespannten Stromfluss führen. Zusätzlich ist der Widerstandswert des Widerstands 1144B derart ausgewählt, dass, wenn die Spannung über den Spannungsanschlüssen 1106 und 1108 den Wert VCP-VS um einen bestimmten Betrag überschreitet, der Spannungsabfall über dem Widerstand 1144B, welcher von dem rückwärts vorgespannten Strom bewirkt wird, welcher durch die Dioden 1146B und 1148B fließt, eine Spannung an dem Knoten 1145B erzeugt, welche über dem Schwellenwert ist, was bewirkt, dass der Transistor 1142B einen Strom überträgt.
  • Bei einem anderen Beispiel empfängt unter normalen Betriebsbedingungen der Spannungsanschluss 1108 die Spannung VS und der Spannungsanschluss 1110 empfängt die Spannung GND, d.h., die Spannung über den Spannungsanschlüssen 1108 und 1110 beträgt VS-GND. Der funktionale Schaltkreis 1134 kann ausgestaltet sein, bei VS-GND zu arbeiten. Wenn die Spannung über den Spannungsanschlüssen 1108 und 1110 bei oder dicht bei VS-GND ist, dann erfasst der Auslöseschaltungsblock 1104 keine Überspannung und sendet kein Gate-Signal, um den BigMOS 1102 einzuschalten. Wenn jedoch ein ESD-Ereignis an den Spannungsanschlüssen 1108 und 1110 auftritt, dann kann die Spannung über den Spannungsanschlüssen 1108 und 1110 viel höher als VS-GND sein, wobei in diesem Fall der Auslöseschaltungsblock 1104 den Überspannungszustand erfasst und ein Gate-Steuersignal zu dem BigMOS 1102 sendet, welches den BigMOS 1102 einschaltet. Wenn der BigMOS 1102 an ist, fließt ein durch die Überspannung über den Spannungsanschlüssen 1108 und 1110 bewirkter Strom durch den BigMOS 1102 nach Masse, statt durch den funktionalen Schaltkreis 1134 zu fließen, was den funktionalen Schaltkreis 1134 möglicherweise beschädigen könnte.
  • Der Auslöseschaltungsblock 1104 weist ferner Dioden 1162 und 1164 auf, welche einen Stapel von Zener-Dioden darstellen, d.h., ein rückwärts vorgespannter Strom fließt nicht durch die Dioden 1162 und 1164, wenn die Spannung über den Dioden 1162 und 1164 unterhalb der Durchbruchspannung ist. Ein rückwärts vorgespannter Strom fließt jedoch durch die Dioden 1162 und 1164, wenn die Spannung über den Dioden 1162 und 1164 über der Durchbruchspannung ist. Dementsprechend ist der Auslöseschaltungsblock 1104 ausgestaltet, eine Überspannung zu erfassen, indem für die Dioden 1162 und 1164 und anderen Dioden in dem Stapel Zener-Dioden ausgewählt werden, welche eine Durchbruchspannung näherungsweise gleich der Spannung aufweisen, bei welcher die Überspannung zu erfassen ist. Die Dioden 1162 und 1164 sind ferner derart ausgewählt, dass die Durchbruchspannung über der normalen Betriebsspannung für den funktionalen Schaltkreis ist, für den sie ausgestaltet sind, um ihn zu schützen. In dem Beispiel der 11 ist der Auslöseschaltungsblock 1104 ausgestaltet, den funktionalen Schaltkreis 1134 zu schützen, welcher eine normale Betriebsspannung von VS-GND hat. Dementsprechend kann die Durchbruchspannung für den Stapel von Zener-Dioden, welcher durch die Dioden 1162 und 1164 dargestellt wird, größer als VS-GND sein. Als Antwort auf eine Überspannung zwischen dem Spannungsanschluss 1108 und dem Spannungsanschluss 1110 wird somit ein Strom durch die Dioden 1162 und 1164 fließen und den BigMOS 1102 einschalten.
  • Bei einem anderen Beispiel empfängt der Spannungsanschluss 1106 die Spannung VCP und der Spannungsanschluss 1110 empfängt die Spannung GND, d.h., die Spannung über den Spannungsanschlüssen 1106 und 1110 beträgt VCP-GND. Wenn die Spannung über den Spannungsanschlüssen 1106 und 1110 bei oder dicht bei VCP-GND ist, dann erfasst die Auslöseschaltung 1104 keine Überspannung und sendet kein Gate-Signal, um den BigMOS 1102 einzuschalten. Wenn jedoch ein ESD-Ereignis an den Spannungsanschlüssen 1106 und 1110 auftritt, dann kann die Spannung über den Spannungsanschlüssen 1106 und 1110 viel höher als VCP-GND sein, wobei in diesem Fall die Auslöseschaltung 1104 den Überspannungszustand erfasst und ein Gate-Steuersignal zu dem BigMOS 1102 sendet, welches den BigMOS 1102 einschaltet. Wenn der BigMOS 1102 an ist, fließt ein durch den Überspannungszustand bewirkter Strom durch den BigMOS 1102 nach Masse, statt durch den funktionalen Schaltkreis 1136 zu fließen, was den funktionalen Schaltkreis 1136 möglicherweise beschädigen könnte.
  • Wie zuvor eingeführt, weist der Auslöseschaltungsblock 1104 die Dioden 1146B, 1148B, 1162 und 1164 auf, welche einen ersten Stapel von Zener-Dioden bzw. einen zweiten Stapel von Zener-Dioden darstellen, d.h., ein rückwärts vorgespannter Strom fließt nicht durch die Dioden 1146B, 1148B, 1162 und 1164, wenn die Spannung über dem ersten und zweiten Stapel von Zener-Dioden unterhalb der Durchbruchspannung für die zwei Stapel ist. Ein rückwärts vorgespannter Strom fließt jedoch durch die Dioden 1146B, 1148B, 1162 und 1164, wenn die Spannung über den Dioden 1146B, 1148B, 1162 und 1164 über der Durchbruchspannung für die zwei Stapel ist. Zusätzlich schaltet die Spannung über dem Widerstand 1144B den Transistor 1142B ein, was bewirkt, dass ein Strom durch den Transistor 1142B zu dem Gate-Anschluss des BigMOS 1102 fließt. Somit wird als Antwort auf eine Überspannung zwischen dem Spannungsanschluss 1110 und dem Spannungsanschluss 1106 ein Strom durch die Dioden 1162 und 1164 fließen und durch den Transistor 1142B fließen, was den BigMOS 1102 einschaltet. Die Schaltung 1110 weist ferner eine Diode 1165 auf, um einen ungewünschten Strompfad von dem Gate-Anschluss des BigMOS 1102 zu dem Anschluss 1108 in der vorwärts vorgespannten Richtung durch die Dioden 1162 und 1164 zu verhindern, was verhindern kann, den BigMOS 1102 einzuschalten.
  • Verschiedene Beispiele von technischen Verfahren und Schaltungen wurden beschrieben. Diese und andere Beispiele sind innerhalb des Umfangs der nachfolgenden Ansprüche.

Claims (22)

  1. Schaltung, umfassend: einen Auslöseschaltkreis (301), welcher ausgestaltet ist, Spannungsereignisse über mehreren Knoten (V1, V2, V3, VN) zu erfassen; einen Pfadschaltkreis (303); einen elektronischen Schalter (305), welcher ausgestaltet ist, einen Strom durch den Pfadschaltkreis (303) in Abhängigkeit von dem Auslöseschaltkreis (301), welcher ein Spannungsereignis über zwei Knoten der mehreren Knoten (V1, V2, V3, VN) erfasst, zu leiten.
  2. Schaltung nach Anspruch 1, wobei der Pfadschaltkreis (303) einen Strompfad von einem Knoten (V1, V2, V3) der mehreren Knoten zu einem ersten Anschluss des elektronischen Schalters (305) bereitstellt und einen Strompfad von einem zweiten Anschluss des elektronischen Schalters (305) zu einem Knoten (VN) der mehreren Knoten bereitstellt.
  3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend: einen funktionalen Schaltkreis (732, 734, 736), wobei der Pfadschaltkreis (716, 718) ausgestaltet ist, einen Strom durch den elektronischen Schalter (702) zu leiten und einen Strom von dem funktionalen Schaltkreis (732, 734, 736) weg zu leiten.
  4. Schaltung nach einem der Ansprüche 1–3, wobei die mehreren Knoten umfassen: einen ersten Anschluss (506), welcher ausgestaltet ist, eine erste Spannung zu empfangen; einen zweiten Anschluss (508), welcher ausgestaltet ist, eine zweite Spannung zu empfangen; einen dritten Anschluss (514), welcher ausgestaltet ist, eine dritte Spannung zu empfangen; wobei der elektronische Schalter (502) mit dem ersten Anschluss (506) und dem dritten Anschluss (514) verbunden ist, wobei der Auslöseschaltkreis (504) ferner ausgestaltet ist, ein erstes Spannungsereignis über dem ersten Anschluss (506) und dem dritten Anschluss (514) zu erfassen und als Antwort auf das Erfassen des ersten Spannungsereignisses einen Strom durch den elektronischen Schalter (502) zu leiten; ein zweites Spannungsereignis über dem zweiten Anschluss (508) und dem dritten Anschluss (514) zu erfassen und als Antwort auf das Erfassen des zweiten Spannungsereignisses einen Strom durch den elektronischen Schalter (502) zu leiten; ein drittes Spannungsereignis über dem ersten Anschluss (506) und dem zweiten Anschluss (508) zu erfassen und als Antwort auf das Erfassen des dritten Spannungsereignisses einen Strom durch den elektronischen Schalter (502) zu leiten.
  5. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Auslöseschaltkreis (1021, 1023) einen Stapel von Zener-Dioden (1062, 1064, 1066, 1068) umfasst, wobei der Auslöseschaltkreis (1021, 1023) ausgestaltet ist, einen Strom durch den elektronischen Schalter (1002) als Antwort auf eine Spannung über dem Stapel von Zener-Dioden (1062, 1064, 1066, 1068), welche größer als eine Durchbruchspannung des Stapels von Zener-Dioden (1062, 1064, 1066, 1068) ist, zu leiten.
  6. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Auslöseschaltkreis (821, 822, 823) ein RC-Netzwerk (844A, 846A, 844B, 846B, 844C, 846C) umfasst, wobei der Auslöseschaltkreis (821, 822, 823) ausgestaltet ist, einen Strom durch den elektronischen Schalter (802) als Antwort auf eine Spannungszunahmegeschwindigkeit pro Zeit über dem RC-Netzwerk (844A, 846A, 844B, 846B, 844C, 846C), welche einen Schwellenwert überschreitet, zu leiten.
  7. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Pfadschaltkreis (400A) einen Stapel von Dioden (401–403) umfasst, welche alle Knoten der mehreren Knoten (V1, V2, V3, VN) verbinden.
  8. Schaltung nach Anspruch 2, wobei der Pfadschaltkreis umfasst: eine erste Gruppe von Dioden (716), welche den ersten Anschluss des elektronischen Schalters (702) mit einem Knoten (708) der mehreren Knoten außer den Knoten (706), welche direkt mit dem elektronischen Schalter (702) verbunden sind, verbindet; eine zweite Gruppe von Dioden (718), welche den zweiten Anschluss des elektronischen Schalters (702) mit einem Knoten (708) der mehreren Knoten, außer mit den Knoten (710), welche direkt mit dem elektronischen Schalter (702) verbunden sind, verbindet.
  9. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Pfadschaltkreis (400C) eine Diode (421–426) zwischen beliebigen zwei Knoten (V1-V4) der mehreren Knoten aufweist.
  10. Schaltung nach Anspruch 4, wobei das erste Spannungsereignis eine Spannung über dem ersten Anschluss (506) und dem dritten Anschluss (514), welche einen ersten Schwellenwert überschreitet, umfasst, und wobei das zweite Spannungsereignis eine Spannung über dem zweiten Anschluss (508) und dem dritten Anschluss (514), welche einen zweiten Schwellenwert überschreitet, umfasst, und wobei das dritte Spannungsereignis eine Spannung über dem ersten Anschluss (506) und dem zweiten Anschluss (508), welche einen dritten Schwellenwert überschreitet, umfasst, wobei sich mindestens ein Schwellenwert von den beiden anderen Schwellenwerten unterscheidet.
  11. Schaltung nach Anspruch 4, wobei das erste Spannungsereignis eine Spannungszunahmegeschwindigkeit pro Zeit über dem ersten Anschluss (806) und dem dritten Anschluss (810), welche einen ersten Schwellenwert überschreitet, umfasst, und wobei das zweite Spannungsereignis eine Spannungszunahmegeschwindigkeit pro Zeit über dem zweiten Anschluss (808) und dem dritten Anschluss (810), welche einen zweiten Schwellenwert überschreitet, umfasst, und wobei das dritte Spannungsereignis eine Spannungszunahmegeschwindigkeit pro Zeit über dem ersten Anschluss (806) und dem zweiten Anschluss (808), welche einen dritten Schwellenwert überschreitet, umfasst, wobei sich mindestens ein Schwellenwert von den anderen beiden Schwellenwerten unterscheidet.
  12. Schaltung nach Anspruch 4, wobei der elektronische Schalter (502) mit mehr als drei Eingängen verbunden ist.
  13. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Auslöseschaltkreis (301) einen Strom durch den elektronischen Schalter (305) leitet, indem eine Spannung einem Steueranschluss des elektronischen Schalters (305) zugeführt wird.
  14. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Spannungsereignisse einen Überspannungszustand umfassen.
  15. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Spannungsereignisse eine Spannungsspitze umfassen.
  16. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der elektronische Schalter (305) einen Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET) umfasst.
  17. Schaltung nach Anspruch 16, wobei der MOSFET einen n-Kanal doppelt diffundierten Metall-Oxid-Halbleiter(DMOS)-Transistor umfasst.
  18. Schaltung nach einem der Ansprüche 1–15, wobei der elektronische Schalter (305) einen bipolaren Transistor umfasst.
  19. Schaltung nach einem der Ansprüche 1–15, wobei der elektronische Schalter einen Gallium-Nitrid(GaN)- Feldeffekttransistor umfasst.
  20. Schaltung nach einem der Ansprüche 1–15, wobei der elektronische Schalter einen Thyristor umfasst.
  21. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Auslöseschaltkreis (704) einen Transistor (742A, 742B, 742C) umfasst, und wobei der Auslöseschaltkreis (704) ausgestaltet ist, eine Spannung zu einem Steueranschluss des elektronischen Schalters (702) zu führen.
  22. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schaltung (300) mindestens einen der folgenden Teile umfasst: einen Teil eines integrierten Schaltkreises; einen Teil einer gedruckten Schaltung; einen Teil einer Mikrosteuerung.
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