DE69030977T2 - Pufferschaltung mit einem elektrostatischen Schutz - Google Patents

Pufferschaltung mit einem elektrostatischen Schutz

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrostatische Schutzvorrichtung zum Schutz einer Eingangsschaltung oder einer Ausgangsschaltung einer integrierten Halbleiterschaltung, und betrifft insbesondere eine Schaltung zum Schutz eines Basis-Emitterübergangs eines Transistors gegen einen ankommenden Spannungsstoß.
  • Eine elektrostatische Schutzvorrichtung ist in einer Ausgangsschaltung einer integrierten Halbleiterschaltung, wie sie etwa in Figur 5 oder Figur 6 gezeigt ist, oder in einer Eingangsschaltung angebracht, wie sie etwa in Figur 7 gezeigt ist. In der Ausgangsschaltung der integrierten Schaltung (IC) von Figur 5 sind ein Kollektor-Emitterpfad eines Ausgangs- NPN-Transistors Q&sub1; und ein Widerstand R in Reihe zwischen eine Vcc-Stromversorgungsquellenleitung (als Vcc-Leitung bezeichnet) und eine Massepotentialleitung (als Masseleitung bezeichnet) geschaltet. Der Emitter des Transistors Q&sub1; ist mit einer Ausgangsklemme OUT verbunden. Eine Diode D&sub1; zur Aufnahme eines positiven Stromstosses ist zwischen den Emitter des Transistors Q&sub1; und die Vcc-Leitung geschaltet, wogegen eine Diode D&sub2; zur Aufnahme eines negativen Stromstosses zwischen den Emitter des Transistor Q&sub1; und die Masseleitung geschaltet ist.
  • Die Dioden D&sub1; und D&sub2; dieser Schutzvorrichtung stellen jeweils einen elektrostatischen Schutz für den Übergang zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors Q&sub1; gegen positive und negative Spannungsstösse zur Verfügung, die durch die Ausgangsklemme OUT ankommen.
  • In der Ausgangsschaltung von Figur 6 sind ein Kollektor- Emitterpfad eines Ausgangs-NPN-Transistors Q&sub1; und ein Widerstand R in Reihe zwischen einen Vcc- Stromversorgungsleitung (als Vcc-Leitung oder Stromversorgungsleitung bezeichnet) und eine Massepotentialleitung (als Masseleitung bezeichnet) geschaltet. Bei dieser Schaltung ist der Widerstand R ein P- Typ-Diffusionswiderstand, und in einer N-Typ-Widerstandsinsel vorgesehen, und wird das Spannungspotential Vcc an die Widerstandsinseln angelegt. Daher wird entsprechend ein Stromstoßdiodenaufbau zwischen dem Widerstand R und Vcc ausgebildet. Der Emitter des Transistors Q&sub1; ist an eine Ausgangsklemme OUT angeschlossen, und eine Diode D&sub2; zur Aufnahme eines negativen Stromstosses ist zwischen den Emitter des Transistors Q&sub1; und die Masseleitung geschaltet.
  • Bei der Eingangsschaltung von Figur 7 ist ein Widerstand R zwischen den Emitter eines Eingangs-NPN-Transistors Q&sub2; und eine Masseleitung geschaltet. Die Basis des Transistors Q&sub2; ist mit einer Eingangsklemme IN verbunden, und dessen Kollektor ist an eine interne Schaltung angeschlossen. Eine Diode D&sub1; zur Aufnahme eines positiven Stromstosses ist zwischen die Basis des NPN-Transistors Q&sub2; und eine Vcc- Leitung geschaltet, wogegen eine Diode D&sub2; zur Aufnahme eines negativen Stromstosses zwischen die Basis des Transistors Q&sub2; und die Masseleitung geschaltet ist.
  • Bei der voranstehend geschilderten Schutzvorrichtung sorgen die Dioden D&sub1; bzw. D&sub2; für einen elektrostatischen Schutz für den Übergang zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors Q&sub2; gegen positive und negative Spannungsstösse, welche durch die Eingangsklemme IN ankommen.
  • Nunmehr wird im einzelnen ein Fall überlegt, in welchem ein Spannungsstoß an der Ausgangsklemme OUT oder der Eingangsklemme IN ankommt. Ist der Spannungsstoß negativ, so weist die Masseleitung immer ein niedrige Impedanz auf, und daher gelangt ein negativer Stromstoß, der durch den negativen Spannungsstoß hervorgerufen wird, durch die Diode D&sub2;. Anders ausgedrückt wird der negative Stromstoß von der Diode D&sub2; aufgenommen. Ist andererseits der Spannungsstoß positiv, so zeigt die Vcc-Leitung eine niedrige Impedanz, und ein positiver Stromstoß, der durch den positiven Spannungsstoß verursacht wird, geht durch die Diode D&sub1; oder eine äquivalente Diode D&sub1;&submin;&sub2; hindurch. Mit anderen Worten wird der positive Stromstoß von der Diode D&sub1; oder D&sub1;&submin;&sub2; aufgenommen. Ist die Vcc-Leitung offen, oder in einem Zustand hoher Impedanz, ist ein Stromstoßaufnahmepfad, der die Diode D&sub1; oder D&sub1;&submin;&sub2; enthält, geöffnet, und in diesem Fall zerstört der Spannungsstoß, wenn er positiv ist, den Basis-Emitterübergang des Transistors Q&sub1; oder Q&sub2;.
  • Im Falle eines positiven Spannungsstosses nimmt daher die elektrostatische Schutzschaltung, bei welcher die vorliegende Erfindung nicht eingesetzt wird, nicht den positiven Stromstoß durch die zugehörige Diode auf, wenn die Vcc- Leitung oder Stromversorgungsleitung einen Zustand mit hoher Impedanz aufweist. Daher kann möglicherweise der Basis- Emitterübergang des NPN-Transistors zerstört werden.
  • Die DE-A-33 43 201 zeigt eine Ausgangspufferschaltung, die mit einem Bipolartransistor und einer Diode versehen ist. Allerdings stellt die Diode keine parasitäre Diode dar, und gibt es keinen Vorteil in Hinblick auf eine Verringerung der Fläche.
  • Die JB-A-60 241 252 zeigt einen Eingangspuffer mit einem Bipolartransistor und einer Diode, jedoch ohne einen Vorschlag, daß die Diode eine parasitäre Diode sein könnte.
  • Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht daher in der Bereitstellung einer Pufferschaltung, welche den Basis- Emitterübergang eines Eingangs- oder Ausgangs- Bipolartransistors gegen einen Spannungsstoß schützen kann, der über einen Eingangsknoten oder einen Ausgangsknoten ankommt, und zwar in jedem Impedanzzustand der Stromversorgungsleitung und/oder der Masseleitung.
  • Gemäß der Erfindung wird eine Pufferschaltung zur Verfügung gestellt, wie sie im Patentanspruch 1 beschrieben ist. Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist im Patentanspruch 8 angegeben.
  • Mit der so ausgebildeten Pufferschaltung wird ein Spannungsstoß, der durch den Schnittstellenknoten (IN, OUT) ankommt, auffolgende Weise abgeschwächt. Ein Stromstoß, der durch den Spannungsstoß hervorgerufen wird, geht zeitweilig auf einen Basis-Emitterpfad, wird jedoch zur Diodenanordnung (D) gezogen, die zwischen der Basis und dem Emitter vorgesehen ist, umgeht daher den Bipolartransistor (Q&sub1;, Q&sub2;), und wird von einer Schaltung aufgenommen, welche vor oder hinter dem Transistor angeordnet ist. Der Grund hierfür liegt daran, daß der PN-Übergang der Diodenanordnung in entgegengesetzter Richtung mit dem PN-Übergang in der Transistoranordnung gekoppelt ist. Die Schutzvorrichtung nimmt daher den Stromstoß auf, wodurch der PN-Übergang oder Basis-Emitter-Übergang, der in der Transistoranordnung angeordnet ist, gegen die plötzliche Beanspruchung durch den Spannungsstoß geschützt wird.
  • Die Erfindung wird noch besser aus der nachstehenden, detaillierten Beschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen deutlich. Es zeigt:
  • Fig. 1 einschaltbild einer Ausführungsform einer elektrostatischen Schutzvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 2 eine Darstellung des Musters der elektrostatischen Schutzvorrichtung von Figur 1;
  • Fig. 3 und 4 Schaltbilder weiterer Ausführungsformen einer elektrostatischen Schutzvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 5 bis 7 Schaltbilder elektrostatischer Schutzvorrichtungen, bei welchen die vorliegende Erfindung nicht eingesetzt wird;
  • Fig. 8 ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsform einer elektrostatischen Schutzvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 9 eine Darstellung des Musters der elektrostatischen Schutzvorrichtung von Figur 8;
  • Fig. 10 und 11 Schaltbilder zusätzlicher Ausführungsformen einer elektrostatischen Schutzvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 12 ein Schaltbild einer Ausgangsschaltung, die mehrere Ausgangsklemmen aufweist, und bei welcher eine elektrostatische Schutzvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist;
  • Fig. 13 eine vereinfachte, schematische Darstellung der Schutzvorrichtung von Figur 12;
  • Fig. 14 ein Schaltbild einer Eingangsschaltung, die mehrere Eingangsklemmen aufweist, und eine elektrostatische Schutzvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist;
  • Fig. 15 ein Schaltbild einer weiteren Eingangsschaltung, die mehrere Eingangsklemmen aufweist, und eine elektrostatische Schutzvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist; und
  • Fig. 16 und 17 Schaltbilder von Differenzverstärkern, bei welchen eine elektrostatische Schutzvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist.
  • Nachstehend werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • Figur 1 zeigt eine Emitterfolgeausgangsschaltung, bei welcher eine statische Schutzvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist. Wie aus dieser Figur hervorgeht, sind ein Kollektor-Emitterpfad eines Ausgangs-NPN-Transistors Q&sub1; und ein Widerstand R in Reihe zwischen eine Vcc-Leitung und eine Masseleitung geschaltet. Der Emitter des Transistors Q&sub1; ist mit einer Ausgangsklemme OUT verbunden, wobei eine Diode D&sub2; zur Aufnahme eines negativen Stromstosses zwischen den Emitter des Transistors Q&sub1; und die Masseleitung geschaltet ist.
  • Die Ausgangsschaltung von Figur 1 weist das in Figur 2 gezeigte Muster auf, und hierbei bezeichnet, wie aus dieser Figur hervorgeht, das Bezugszeichen 21 die Vcc-Leitung; 22 die Masseleitung; C, B, und E den Kollektor-, Basis- bzw. Emitterbereich des Transistors Q&sub1;; 23 einen Basisanschlußdraht; und 24 einen Emitteranschlußdraht. Ein Diffusionsbereich 25 des P-Typs steht in Kontakt mit der Masseleitung 22, ein Bereich 26 des N-Typs innerhalb des Diffusionsbereiches des P-Typs steht in Kontakt mit dem Emitteranschluß 24, und ein pn-Übergang zwischen den Bereichen 25 und 26 bildet die Diode D&sub2;.
  • Ein Inselbereich des N-Typs (Widerstandinselbereich) 27 weist einen Bereich des N-Typs mit hoher Konzentration auf, der an die Basisanschlußleitung 23 angeschlossen ist. Ein Widerstand (Widerstand R) ist weiterhin in der Insel 27 des N-Typs vorgesehen, und weist einen P-Typ-Diffusionsbereich auf, der an einem Ende an den Emitteranschluß 24 angeschlossen ist, und am anderen Ende an die Masseleitung 22. Infolge dieser Anordnung empfängt die Insel 27 des N-Typs ein Potential, welches gleich dem Potential der Basis des Transistors Q&sub1; ist.
  • Wenn ein negativer Spannungsstoß die Ausgangsklemme OUT der Ausgangsschaltung von Figur 1 erreicht, nimmt die Diode D&sub2; einen hierdurch hervorgerufenen negativen Stromstoß auf, und schützt den Basis-Emitterübergang des Transistors Q&sub1;. Eine äquivalente Diode D, die als ein PN-Übergang zwischen dem Widerstandsbereich 28 mit Diffusion des P-Typs und der Insel 27 des N-Typs dient, ist in Gegenrichtung über den Basis- Emitterübergang des NPN-Transistors Q1 geschaltet. Wenn ein positiver Spannungsstoß über die Klemme OUT ankommt, wird daher die äquivalente Diode D eingeschaltet, bevor ein Spannungszusammenbruch an dem Übergang zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors Q&sub1; auftritt. Daher tritt die Spannung zwischen dem Emitter und der Basis des Transistors Q&sub1; immer vor der Vorwärtsspannung über der Diode D auf. Hieraus geht hervor, daß der Stromstoß von der äquivalenten Diode D aufgenommen werden kann, wodurch der Basis- Emitterübergang des Transistors Q&sub1; dagegen geschützt wird, durch den angelegten positiven Spannungsstoß zerstört zu werden.
  • Die auf diese Weise angeschlossene, äquivalente Diode D stellt daher den Schutz des Basis-Emitterübergangs des Transistors Q&sub1; gegen den positiven Spannungsstoß sicher, unabhängig vom Impedanzzustand der Stromversorgungsleitung. Darüber hinaus eliminiert die Verbindung der äquivalenten Diode D die Diode D&sub1;, die zwischen den Emitter des Transistors Q&sub1; und die Stromversorgungsleitung geschaltet ist, um den positiven Stromstoß bei jener Schutzvorrichtung abzufangen, bei welcher die vorliegende Erfindung nicht eingesetzt wird.
  • In Figur 3 ist eine weitere Ausgangsschaltung mit einer elektrostatischen Schutzvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Ausgangsschaltung von Figur 3 zeichnet sich dadurch aus, daß ein Kollektor-Emitterpfad eines NPN- Transistors Q&sub3; für die Emitterstromsteuerung zusätzlich zwischen den Widerstand R und die Masseleitung der Ausgangsschaltung von Figur 1 eingefügt ist. Zur Vereinfachung werden gleiche Bezugszeichen in Figur 3 dazu verwendet, gleiche oder entsprechende Abschnitte wie in Figur 1 zu bezeichnen. Offensichtlich schützt die Ausgangsschaltung von Figur 3, wie die Ausgangsschaltung von Figur 1, den Basis-Emitterübergang des Transistors Q&sub1; gegen einen Spannungsstoß.
  • Figur 4 zeigt eine weitere Eingangsschaltung, die in einer integrierten Halbleiterschaltung verwendet wird, und eine elektrostatische Schutzvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung enthält. Wie dargestellt ist ein Widerstand R zwischen den Emitter eines NPN-Transistors Q&sub2; und die Masseleitung geschaltet. Die Basis des Transistors Q&sub2; ist an die Eingangsklemme IN angeschlossen, und der Kollektor des Transistors Q&sub2; ist mit einer internen Schaltung verbunden. Eine Diode D&sub1; zur Aufnahme eines positiven Stromstosses ist zwischen die Basis des Transistors Q&sub2; und die Stromversorgungsleitung eingefügt.
  • Wie in der Schaltung von Figur 2, ist in der Eingangsschaltung von Figur 4 der Inselbereich des N-Typs, der den Diffusionsbereich des P-Typs des Widerstands enthält, an die Basisanschlußleitung angeschlossen, und ist so gekoppelt, daß er ein Potential gleich dem Potential an der Basis des Eingangstransistors Q&sub2; empfängt.
  • Die Eingangsschaltung von Figur 4 schützt den Basis- Emitterübergang des Transistors Q&sub2; gegen einen positiven Spannungsstoß, der durch die Diode D&sub1; angelegt wird. Wenn ein negativer Spannungsstoß angelegt wird, arbeitet eine äquivalente Diode D, die sich zwischen den Emitter und der Basis des Transistors Q&sub2; befindet, so, daß sie den negativen Stromstoß aufnimmt, der durch den negativen Spannungsstoß hervorgerufen wird. Der Basis-Emitterübergang des Transistors Q&sub2; wird gegen einen negativen Spannungsstoß geschützt, der über die Eingangsklemme IN ankommt.
  • Daher kann der Basis-Emitterübergang des Transistors Q&sub2; gegen den negativen Spannungsstoß geschützt werden, unabhängig vom Impedanzzustand der Masseleitung. Weiterhin kann die Diode D&sub2; zur Aufnahme des negativen Stromstosses eliminiert werden, die in der Schaltung von Figur 7 zwischen die Basis des Transistors Q&sub2; und die Masseleitung geschaltet ist.
  • Der Widerstand R, der bei jeder der voranstehend geschilderten Ausführungsformen verwendet wird, kann durch Einsatz eines Festkörperphasendiffusionsvorgangs oder eine thermischen Diffusionsvorgangs, gefolgt von einer Implantation von Ionen, hergestellt werden. Anders ausgedrückt reicht jeder Widerstandsbereich des P-Typs, der in dem Inselbereich des N-Typs ausgebildet wird, für den Widerstand aus, unabhängig von der Art des Vorgangs zur Ausbildung des Widerstands.
  • Figur 8 ist ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, während Figur 9 schematisch den Aufbau der in Figur 8 gezeigten elektrostatischen Schutzvorrichtung zeigt. Bei dieser Ausführungsform wird ein PNP-Bipolartransistor Q&sub3; statt des NPN-Transistors Q&sub1; verwendet, der bei der Ausführungsform von Figur 1 eingesetzt wird, und wird eine Diode D in äquivalenter Weise durch den Widerstand Rp des P-Typs gebildet, der in der Widerstandsinsel des N-Typs vorgesehen ist. Weiterhin wird ein Potential gleich jenem am Emitter des Transistors Q&sub3; an die Widerstandsinsel 102 des N-Typs angelegt. Hierdurch wird eine parasitäre Diode D zwischen einem Bereich 101 des P- Typs, der als Widerstand zur Verbindung mit der Basis des Transistors Q&sub3; dient, und der Widerstandsinsel 102 des N-Typs ausgebildet. Diese Diode D schützt den Emitter-Basisübergang der Diode Q&sub3; gegen einen negativen Spannungsstoß. In diesem Fall wird eine Diode D&sub1; dazu verwendet, den Transistor gegen einen positiven Spannungsstoß zu schützen.
  • Die Figuren 10 und 11 sind Schaltbilder, welche weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigen. In Figur 10 ist eine Basis eines PNP-Bipolartransistors Q&sub4; an einen Widerstand des P-Typs angeschlossen, der in einer Widerstandsinsel des N-Typs vorgesehen ist. Die Widerstandsinsel des N-Typs und ein Widerstand Rp des P-Typs bilden zusammen eine Diode D, die zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors Q&sub4; angeordnet ist. Die Diode D dient zum Schutz des Basis-Emitterübergangs des Transistors gegen einen positiven Spannungsstoß. Eine weitere Diode D&sub2; ist zusätzlich als Schutzvorrichtung gegen einen negativen Spannungs stoß vorgesehen.
  • Bei der Schaltung von Figur 11 wird ein Widerstand Rp des P- Typs als Eingangswiderstand verwendet, der an eine zweite Stromversorgungsquelle angeschlossen ist. Selbstverständlich kann eine andere Maßnahme für den nicht benutzten Widerstand Rp eingesetzt werden. Eine äquivalente Diode D&sub2; wird zum Schutz des Basis-Emitterübergangs des Transistors gegen einen Spannungs stoß verwendet.
  • Figur 12 zeigt eine Ausgangsschaltung, die mehrere Ausgangsklemmen aufweist, bei welchen elektrostatische Schutzvorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung vorhanden sind, wogegen Figur 13 schematisch den Bau der Ausgangsschaltung von Figur 12 darstellt. In Figur 12 sind mit Q&sub3;&submin;&sub1; bis Q3-n Bipolartransistoren bezeichnet, und mit D-1 bis D-n Diodenbauteile, die jeweils zwischen dem Emitter und der Basis jedes der Bipolartransistoren vorhanden sind.
  • Widerstände R&sub1; bis Rn sind Widerstände des P-Typs in einer Anzahl von "n", die in Reihe in einer Widerstandsinsel 110 des N-Typs vorgesehen sind. Das Potential der gemeinsamen Basen der Transistoren Q&sub3;&submin;&sub1; bis Q3-n versorgt die Widerstandsinsel 110. Die Widerstandsinsel 110 des N-Typs und die Widerstände R&sub1; bis Rn des P-Typs stellen daher äquivalente PN-Übergänge zur Verfügung, welche als die Dioden D-1 bis D-n dienen können.
  • Wie voranstehend geschildert sind bei der vorliegenden Ausführungsform mehrere Widerstände in der einzelnen Widerstandsinsel des N-Typs vorgesehen. Dies führt dazu, daß die zur Ausbildung der Schaltung erforderliche Chipfläche kleiner ist als in einem Fall, in welchem jeweils eine Insel für einen Widerstand verwendet wird.
  • Figur 14 zeigt eine Eingangsschaltung, die mit mehreren Eingangsklemmen versehen ist, welche elektrostatische Schutzvorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung aufweisen. In dieser Figur ist mit R ein Widerstand mit einem vorbestimmten Widerstandswert bezeichnet; mit Q4-1 bis Q4-n Bipolartransistoren; und mit D-1 bis D-n Dioden, die zwischen dem Emitter und der Basis jedes der Transistoren vorgesehen sind. Auch bei dieser Ausführungsform sind mehrere Widerstände R&sub1; bis Rn in einer Reihe in einer Widerstandsinsel des N-Typs vorgesehen, um hierdurch die Chipfläche zu verringern, die zur Ausbildung der Schaltung erforderlich ist. Die PN-Übergänge zwischen den Widerständen R&sub1; bis Rn und der Widerstandsinsel des N-Typs dienen jeweils als Dioden D-1 bis D-n, also als Dioden zum Schützen des Basis-Emitterübergangs des Transistors gegen einen ankommenden Spannungsstoß.
  • Figur 15 zeigt eine weitere Eingangsschaltung mit mehreren Eingangsklemmen, bei welchen elektrostatische Schutzvorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung vorhanden sind. In dieser Figur werden Widerstände R&sub1; bis Rn als Eingangswiderstände verwendet, und sind an eine andere Spannung V angeschlossen. Schutzdioden D-1 bis D-n werden jeweils durch die PN-Übergänge zwischen den Widerständen R&sub1; bis Pn und der einzigen Widerstandsinsel des N-Typs gebildet.
  • Die Figuren 16 und 17 sind Schaltbilder, welche Differenzverstärker zeigen, bei welchen elektrostatische Schutzvorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen sind. Bei dem Differenzverstärker von Figur 16 sind Widerstände R&sub1; und R&sub2; des P-Typs in Reihe an die Basis der Transistoren angeschlossen. Bei dem Verstärker gemäß Figur 17 werden die Widerstände des P-Typs als Eingangswiderstände verwendet. Um den Schaltungsbetrieb zu stabilisieren sind diese Widerstände an eine andere Stromversorgungsquelle V angeschlossen. Auch bei diesen Ausführungsformen werden Dioden D-1 und D-2 zum Schutz der Bipolartransistoren gegen einen Spannungsstoß verwendet.
  • Offensichtlich kann bei den voranstehend geschilderten Ausführungsformen die Eingangsschaltung als die Ausgangsschaltung eingesetzt werden, wenn eine Schaltungsanordnung mit einer externen Schaltung der Pufferschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, und gilt dies auch für den umgekehrten Fall.
  • Wie aus der voranstehenden Beschreibung deutlich wird, kann die elektrostatische Schutzvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung den Basis-Emitterübergang eines Eingangs- oder Ausgangstransistors des NPN- oder PNP-Typs gegen einen ankommenden Spannungsstoß schützen, unabhängig vom Impedanzzustand der Stromversorgungsleitung oder der Masseleitung.
  • Ein Widerstandsbereich des P-Typs, der in einem Inselbereich des N-Typs eines Halbleitersubstrats vorgesehen ist, ist zwischen den Emitter des NPN- oder PNP-Transistors und die Masseleitung geschaltet. Die Insel des N-Typs ist elektrisch an den Basisbereich des Transistors angeschlossen. Ein parasitäres Bauelement, das sich bei einer derartigen Anordnung ergibt, wird als Diode zur Aufnahme eines Stromstosses eingesetzt. Die Anordnung weist eine einfache Konstruktion auf, und ist für die IC-Herstellung geeignet.
  • Die Verwendung des parasitären Elements als Stromstoßaufnahmediode führt nicht zu einer Erhöhung der Anzahl erforderlicher Schaltungsbauteile. Beim Vergleich mit der Schaltungsanordnung für eine Eingangs- oder Ausgangsklemme kann zumindest eine Stromstoßaufnahmediode eingespart werden.
  • Um den Schutz des Transistors gegen einen Spannungsstoß sicherzustellen, ist die Stromstoßaufnahmediode direkt zwischen die Basis und den Emitter des NPN-Transistors geschaltet, der geschützt werden soll.
  • Bezugszeichen in den Patentansprüchen sollen zum besseren Verständnis dienen und nicht den Umfang der Erfindung einschränken.

Claims (14)

1. Pufferschaltung mit:
einem Schnittstellenknoten (IN, OUT); und
einem Bipolartransistor (Q&sub1;, Q&sub2;) auf einem Substrat, der einen Kollektur aufweist, einen Emitter, der an einen Widerstand (R, R&sub1; ... Rn) angeschlossen ist, der durch einen P-Typ-Diffusionsbereich (28) in einem N-Typ- Inselbereich (110) des Substrats gebildet wird, sowie eine Basis, zur Übertragung eines Signals, das an den Schnittstellenknoten und von diesem geliefert wird;
wobei der Übergang zwischen dem P-Typ-Diffusionsbereich und dem Inselbereich eine Diodenanordnung (D) zwischen dem Emitter und der Basis des Bipolartransistors (Q&sub1;, Q&sub2;) bildet, und eine Kathode der Diodenanordnung an die Basis und eine Anode der Diodenanordnung an den Emitter angeschlossen ist.
2. Pufferschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pufferschaltung eine Eingangspufferschaltung zum Empfang eines Signals von dem Schnittstellenknoten (IN) ist, und daß die Basis des Bipolartransistors (Q&sub2;) an den Schnittstellenknoten (IN) angeschlossen ist.
3. Pufferschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin eine zweite Diode (D&sub1;) vorgesehen ist, die zwischen eine erste Stromversorgungsquelle (Vcc) und die Basis des Bipolartransistors (Q&sub2;) geschaltet ist.
4. Pufferschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangspufferschaltung aus mehreren Pufferschaltungen besteht, und daß mehrere Widerstände in dem Inselbereich des N-Typs vorgesehen sind.
5. Pufferschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pufferschaltung eine Ausgangspufferschaltung zum Liefern eines Signals an den Schnittstellenknoten (OUT) ist, und daß der Emitter des Bipolartransistors (Q&sub1;) an den Schnittstellenknoten (OUT) angeschlossen ist.
6. Pufferschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin eine zweite Diode (D&sub2;) vorgesehen ist, die zwischen eine zweite Stromversorgungsquelle (GND) und den Emitter des Bipolartransistors (Q&sub1;) geschaltet ist.
7. Pufferschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangspufferschaltung aus mehreren Pufferschaltungen besteht, und daß mehrere Widerstände (R1-Rn) in dem Inselbereich (110) des N-Typs vorgesehen sind.
8. Pufferschaltung mit: einem Schnittstellenknoten (IN, OUT); und
einem Bipolartransistor (Q&sub3;, Q&sub4;) auf einem Substrat, der einen Kollektor aufweist, eine Basis, die an einen Widerstand (Rp, R&sub1; ... Rn) angeschlossen ist, der durch einen P-Typ-Diffusionsbereich (101) in einem N-Typ- Inselbereich (102, 110) in dem Substrat gebildet wird, und einen Emitter, zur Übertragung eines Signals, welches an den Schnittstellenknoten und von diesem geliefert wird;
wobei der Übergang zwischen dem P-Typ-Diffusionsbereich und dem Inselbereich eine Diodenanordnung (D) zwischen dem Emitter und der Basis des Bipolartransistors (Q&sub3;, Q&sub4;) bildet, und eine Kathode der Diodenanordnung an den Emitter und eine Anode der Diodenanordnung an die Basis angeschlossen ist.
9. Pufferschaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Pufferschaltung eine Eingangspufferschaltung zum Empfang eines Signals von dem Schnittstellenknoten (IN) ist, und daß die Basis des Bipolartransistors (Q&sub4;) an den Schnittstellenknoten (IN) angeschlossen ist.
10. Pufferschaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin eine zweite Diode (D&sub2;) vorgesehen ist, die zwischen eine zweite Stromversorgungsquelle (GND) und die Basis des Bipolartransistors (Q&sub4;) geschaltet ist.
11. Pufferschaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangspufferschaltung aus mehreren Pufferschaltungen besteht, und daß mehrere Widerstände (R1-Rn) in dem Inselbereich des N-Typs vorgesehen sind.
12. Pufferschaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Pufferschaltung eine Ausgangspufferschaltung zum Liefern eines Signals an den Schnittstellenknoten (OUT) ist, und daß der Emitter des Bipolartransistors (Q&sub3;) an den Schnittstellenknoten (OUT) angeschlossen ist.
13. Pufferschaltung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangspufferschaltung aus mehreren Pufferschaltungen besteht, und daß mehrere Widerstände (R-Rn) in dem N- Typ-Inselbereich (102) vorgesehen sind.
14. Pufferschaltung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin eine zweite Diode (D&sub1;) vorgesehen ist, die zwischen eine erste Stromversorgungsquelle (Vcc) und den Emitter des Bipolartransistors (Q&sub3;) geschaltet ist.
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