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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung:
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Diese
Erfindung betrifft eine integrierte Halbleiterschaltungsvorrichtung
und insbesondere eine Schutzschaltung zum Bereitstellen eines Schutzes gegenüber Rauschen,
wie beispielsweise einer statischen Elektrizität oder von ähnlichem, das an einen Eingangsanschluss
oder einen Ausgangsanschluss einer integrierten Schaltungsvorrichtung
angelegt ist.
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Beschreibung des zugehörigen Standes
der Technik:
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Bei
einer herkömmlichen
Schutzschaltung zum Bereitstellen eines Schutzes gegenüber der
Eingabe eines Rauschens, wie beispielsweise einer statischen Elektrizität oder von ähnlichem,
ist der Sourceanschluss eines Schutz-N-Kanal-MOS-Transistors (der hierin nachfolgend
lediglich als "NMOS-Transistor" abgekürzt wird)
elektrisch mit einem Eingangsanschluss verbunden, ist sein Drainanschluss
elektrisch mit einem Energieversorgungsanschluss verbunden und ist
sein Gateanschluss elektrisch mit einem Erdungsanschluss verbunden.
Die herkömmliche
Schutzschaltung schützt
eine innere Schaltung gegen das Rauschen unter Verwendung eines Durchbruchs
im NMOS-Transistor. Beispielsweise ist eine solche Schutzschaltung
in US-A-4,987,464 offenbart.
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Wenn
Rauschen einer positiven pulsförmigen
Spannung (z.B. 1000 V) aufgrund der statischen Elektrizität oder von ähnlichem über einen
externen Anschlussflecken an den Eingangsanschluss angelegt wird,
bricht der Schutz-NMOS-Transistor durch. Somit fließt ein Strom
von seinem Sourceanschluss, der elektrisch mit dem Eingangsanschluss
verbunden ist, zu seinem Drainanschluss, der elektrisch mit dem
Energieversorgungsanschluss verbunden ist. Das bedeutet, dass deshalb,
weil das Rauschen vom Eingangsanschluss zum Energieversorgungsanschluss
entladen wird, die innere Schaltung gegenüber dem Rauschen geschützt ist.
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Andererseits
wird dann, wenn ein Rauschen negativer Spannung (z.B. –1000 V)
aufgrund der statischen Elektrizität oder von ähnlichem an den Eingangsanschluss angelegt
wird, der Schutz-NMOS-Transistor EIN-geschaltet. Als Ergebnis wird
ein Strom erzeugt und fließt
von seinem Drainanschluss, der elektrisch mit dem Energieversorgungsanschluss
des Schutz-NMOS-Transistors verbunden ist, zu seinem Sourceanschluss,
der elektrisch mit dem Eingangsanschluss verbunden ist. Daher wird
deshalb, weil das Rauschen im Wesentlichen vom Eingangsanschluss
zum Energieversorgungsanschluss entladen wird, die innere Schaltung vor
dem Rauschen geschützt.
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Wenn
eine negative Spannung, die den Schwellenwert des Schutz-NMOS-Transistors übersteigt,
an den Eingangsanschluss bei der herkömmlichen Schutzschaltung angelegt
wird, fließt
ein Strom vom Energieversorgungsanschluss der entsprechenden integrierten
Schaltungsvorrichtung zu ihrem Eingangsanschluss. Zu dieser Zeit
wird die nahe Umgebung des Drainanschlusses des Schutz-NMOS-Transistors zu einem
hohen elektrischen Feld gebracht. Heiße Elektronen, die aufgrund
des hohen elektrischen Felds erzeugt werden, werden eine Stoßionisierung
verursachen, um dadurch zuzulassen, dass ein Substratstrom zwischen
seinem Drainanschluss und einem Substrat fließt. Als Ergebnis wird das an das
Substrat der integrierten Schaltungsvorrichtung angelegte Potential
höher.
Dies wird eine Interferenz mit einem stabilen Betrieb der integrierten
Schaltungsvorrichtung verursachen. Daher sind Verbesserungen bezüglich dieses
Punkts erwünscht
gewesen.
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Weiterhin
sind herkömmliche
Schutzschaltungen z.B. in den folgenden Dokumenten nach dem Stand
der Technik offenbart: US-A-4,930,036; EP-A2-0 280 236 und WO-A-95/19657.
Jedoch verwenden die in diesen Dokumenten beschriebenen Schutzschaltungen
nicht den oben beschriebenen Durchbrucheffekt in den Schutz-Feldeffekttransistoren,
die in den Schutzschaltungen umfasst sind.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Mit
dem Vorangehenden im Blick, ist es eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine Schutzschaltung zur Verfügung zu stellen, die einen
stabileren Betrieb einer integrierten Schaltungsvorrichtung erhalten
kann.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird zum Erreichen der obigen Aufgabe eine Schutzschaltung zum
Schützen
einer inneren Schaltung zur Verfügung
gestellt, wobei die Schutzschaltung einen Anschlussflecken als Eingangsanschluss
auf weist, der mit der inneren Schaltung verbunden ist. Die Schutzschaltung
weist weiterhin einen ersten Feldeffekttransistor mit einer ersten
Elektrode, die elektrisch an eine erste Potentialquelle angeschlossen
ist, einer zweiten Elektrode, die elektrisch an den Anschlussflecken
angeschlossen ist, und einem Gate, das elektrisch an einen Knoten
angeschlossen ist; ein Element, wie vorzugsweise eine Diode oder
einen dritten Feldeffekttransistor, das zwischen dem Knoten und dem
Anschlussflecken zum Ausbilden eines Strompfads angeschlossen ist,
der sich von dem Knoten zu dem Anschlussflecken erstreckt, wenn
ein negatives Potential an den Anschlussflecken angelegt wird, das niedriger
als eine vorbestimmte Spannung ist; und eine Widerstandseinrichtung,
wie vorzugsweise einen Widerstand oder einen vierten Feldeffekttransistor,
die zwischen dem Knoten und einer zweiten Potentialquelle angeschlossen
ist, auf.
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Bei
bevorzugten Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung weist die Schutzschaltung weiterhin einen
zweiten Feldeffekttransistor mit einer ersten Elektrode, die elektrisch
an den Anschlussflecken angeschlossen ist, einer zweiten Elektrode,
die elektrisch an die zweite Potentialquelle angeschlossen ist,
und einem Gate, das elektrisch an die zweite Potentialquelle oder
den Knoten angeschlossen ist, auf.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Während die
Beschreibung mit Ansprüchen schließt, die
den Gegenstand besonders herausstellen und unterscheidend beanspruchen,
der als die Erfindung angesehen wird, wird geglaubt, dass die Erfindung,
ihre Aufgaben und Vorteile aus der folgenden Beschreibung, genommen
in Zusammenhang mit den beigefügten
Zeichnungen, besser verstanden werden, wobei:
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1 ein
Schaltungsdiagramm ist, das ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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2 ein
Schaltungsdiagramm ist, das ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung darstellt;
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3 ein
Schaltungsdiagramm ist, das ein viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung zeigt; und
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4 ein
Schaltungsdiagramm ist, das ein fünftes Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Hierin
nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung detailliert unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben werden.
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1 ist
ein Schaltungsdiagramm, das ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung zeigt. Wie es in 1 gezeigt
ist, ist der Sourceanschluss eines ersten NMOS-Transistors 5 elektrisch
an einen Eingangsanschluss 3 angeschlossen, wohingegen
sein Drainanschluss elektrisch an einen Energieversorgungsanschluss 1 als
erstes Potentialquelle angeschlossen ist. Dem Energieversorgungsanschluss 1 wird
ein Energieversorgungspotential von 5 V zugeführt. Der Sourceanschluss eines
zweiten NMOS-Transistors 6 ist elektrisch an einen Erdungsanschluss 2 als
zweite Potentialquelle angeschlossen, wohingegen sein Drainanschluss
elektrisch an den Eingangsanschluss 3 angeschlossen ist.
Dem Erdungsanschluss 2 wird ein Potential von 0 V zugeführt. Weiterhin
ist der Eingangsanschluss 3 elektrisch an einen nicht dargestellten
externen Anschlussflecken angeschlossen. Diese NMOS-Transistoren 5 und 6 dienen
als Schutz-NMOS-Transistoren
zum Schützen
einer inneren Schaltung 4 vor Rauschen, wie beispielsweise
einer statischen Elektrizität
oder von ähnlichem.
Der Gateanschluss des ersten NMOS-Transistors 5 ist elektrisch
an einen Knoten 8 angeschlossen. Eine Diode 7 (als
erstes Beispiel eines Elements) ist zwischen dem Knoten 8 und
dem Eingangsanschluss 3 vorgesehen. Weiterhin ist ein Widerstand 9 (als
erstes Beispiel einer Widerstandseinrichtung) zwischen dem Knoten 8 und dem
Erdungsanschluss 2 vorgesehen.
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Wenn
während
des normalen Betriebs ein Signal hohen Pegels (z.B. 5 V) zum Eingangsanschluss 3 der
vorliegenden Schaltung eingegeben wird, brechen die NMOS-Transistoren 5 und 6 nicht durch.
Demgemäß wird das
Signal hohen Pegels wie es zur inneren Schaltung 4 ist
transferiert. Andererseits werden dann, wenn dem Eingangsanschluss 3 ein
Signal niedrigen Pegels (z.B. 0 v) zugeführt wird, die NMOS-Transistoren 5 und 6 nicht
EIN-geschaltet. Demgemäß wird das
Signal niedrigen Pegels auch wie es ist zur inneren Schaltung 4 transferiert.
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Somit
tragen dann, wenn das an den Eingangsanschluss 3 angelegte
Signal etwa 0 bis 5 V zum Aktivieren der inneren Schaltung 4 ist,
die Schutztransistoren 5 und 6 nicht zum normalen
Betrieb bei.
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Wenn
ein Rauschen einer pulsförmigen
positiven Spannung (z.B. 1000 V) augrund der statischen Elektrizität oder von ähnlichem
an den Eingangsanschluss 3 angelegt wird, führt die
vorliegende Schaltung einen Schutzbetrieb durch. Das bedeutet, dass dann,
wenn eine Spannung, die größer als
die Spannung zum Bringen der NMOS-Transistoren 5 und 6 zum
elektrischen Durchbruch ist, an den Eingangsanschluss 3 angelegt
wird, die NMOS-Transistoren 5 und 6 durchbrechen,
so dass ein Strom von ihren Sourceanschlüssen zu ihren Drainanschlüssen fließt. Daher
fließen
jeweils Ströme
vom Eingangsanschluss 3 zum Energieversorgungsanschluss 1 und vom
Eingangsanschluss 3 zum Erdungsanschluss 2. Das
Rauschen positiver Spannung wird aufgrund der Ströme in den
Energieversorgungsanschluss 1 und den Erdungsanschluss 2 entladen,
so dass die innere Schaltung 4 davor geschützt wird.
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Als
Nächstes
werden dann, wenn ein Rauschen negativer Spannung (z.B. –1000 V)
an den Eingangsanschluss 3 der vorliegenden Schaltung angelegt
wird, die NMOS-Transistoren 5 und 6 EIN-geschaltet.
Zu dieser Zeit fließt
ein Strom vom Energieversorgungsanschluss 1 über den
ersten NMOS-Transistor 5 zum Eingangsanschluss 3,
vom Erdungsanschluss 2 über
den zweiten NMOS-Transistor 6 zum Eingangsanschluss 3 und
vom Erdungsanschluss 2 über
den Widerstand 9 und die Diode 7 zum Eingangsanschluss 3.
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Da
der Strom von jeweils dem Energieversorgungsanschluss und den Erdungsanschlüssen 2 zum
Eingangsanschluss 3 fließt, wird das Rauschen im Wesentlichen
in den Energieversorgungsanschluss 1 und die Erdungsanschlüsse 2 entladen.
Als Ergebnis wird die innere Schaltung 4 gegenüber dem Rauschen
geschützt.
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Zu
dieser Zeit wird der Strom, der vom Erdungsanschluss 2 zum
Knoten 8 fließt,
weniger reduziert oder durch den Widerstand 9 auf niedrig
begrenzt. Da das an den Gateanschluss des ersten NMOS-Transistors 5 angelegte
Potential identisch zum Potential am Knoten 8 ist, wird
das an seinen Gateanschluss angelegte Potential aufgrund eines über dem
Widerstand 9 entwickelten Spannungsabfalls erniedrigt.
Der Strom, der zwischen dem Sourceanschluss und dem Drainanschluss
des ersten NMOS-Transistors 5 fließt, wird aufgrund der geringeren
Reduzierung bezüglich
des Gatepotentials auch auf niedrig begrenzt. Demgemäß kann die
Auswahl des geeigneten Werts des Widerstands 9 eine geringere
Reduzierung bezüglich
des Potentials des Gateanschlusses des ersten NMOS-Transistors 5 und
eine Reduzierung bezüglich
eines vom ersten NMOS-Transistor 5 aufgrund einer Stoßionisierung erzeugten
Substratstroms zur Verfügung
stellen. Es ist somit möglich,
einen stabilen Betrieb einer integrierten Schaltungsvorrichtung
zu erhalten.
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2 ist
ein Schaltungsdiagramm, das eine integrierte Halbleiterschaltungsvorrichtung
gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt. Übrigens sind Teile, die denjenigen gemeinsam
sind, die beim ersten Ausführungsbeispiel
verwendet sind, durch dieselben Bezugszeichen identifiziert.
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Das
vorliegende Ausführungsbeispiel
ist dadurch gekennzeichnet, dass ein dritter NMOS-Transistor 21 (als
zweites Beispiel eines Elements) zwischen einem Knoten 8 und
einem Eingangsanschluss 3 vorgesehen ist und der Gateanschluss
des dritten NMOS-Transistors 21 elektrisch an den ersten Knoten 8 angeschlossen
ist.
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Der
normale Betrieb der vorliegenden Schaltung und das Anlegen eines
Rauschens einer positiven pulsförmigen
Spannung (z.B. 1000 V) aufgrund einer statischen Elektrizität oder von ähnlichem
an einen Eingangsanschluss 3 sind gleich dem ersten Ausführungsbeispiel.
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Als
Nächstes
werden dann, wenn ein Rauschen negativer Spannung (z.B. –1000 V)
aufgrund der statischen Elektrizität oder von ähnlichem an den Eingangsanschluss 3 der
vorliegenden Schaltung angelegt wird, der erste und der zweite NMOS-Transistor 5 und 6 und
der dritte NMOS-Transistor 21 EIN-geschaltet. Zu dieser
Zeit fließt
ein Strom von einem Energieversorgungsanschluss 1 über den
ersten NMOS-Transistor 5 zum
Eingangsanschluss 3. Weiterhin fließt ein Strom von einem Erdungsanschluss 2 über den
zweiten NMOS-Transistor 6 zum Eingangsanschluss 3.
Darüber
hinaus fließt
ein Strom von einem weiteren Erdungsanschluss 2 über einen
Widerstand 9 und den dritten NMOS-Transistor 21 zum
Eingangsanschluss 3.
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Da
der Strom von jeweils dem Energieversorgungsanschluss 1 und
den Erdungsanschlüssen 2 zum
Eingangsanschluss 3 fließt, wird das Rauschen negativer
Spannung im Wesentlichen in den Energieversorgungsanschluss 1 und
die Er dungsanschlüsse 2 entladen.
Demgemäß wird eine
innere Schaltung 4 vor dem Rauschen negativer Spannung geschützt.
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Übrigens
ist die Funktion eines Begrenzens des Potentials auf Niedrig, das
beim obigen Betrieb an den Gateanschluss des NMOS-Transistors angelegt
wird, gleich dem ersten Ausführungsbeispiel.
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Die
Diode 7 und der dritte NMOS-Transistor 21 müssen normalerweise
in einem anderen Prozess als einem Prozess zum Herstellen eines
IC hergestellt werden. Jedoch kann das Ersetzen der Diode durch
den NMOS-Transistor 21 auf die oben beschriebene Weise
einen Diodenherstellungsprozessschritt beim Herstellungsprozess
eliminieren. Das bedeutet, dass drei NMOS-Transistoren im selben Prozess
hergestellt werden können.
Als Ergebnis wird der Herstellungsprozess vereinfacht und kann somit
die Schutzschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung
mit niedrigeren Kosten hergestellt werden.
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Als
drittes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird der Schwellenwert des dritten NMOS-Transistors 21,
der beim zweiten Ausführungsbeispiel
verwendet wird, auf einen Schwellenwert eingestellt, der niedriger
als derjenige des ersten NMOS-Transistors 5 ist.
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Der
normale Betrieb der vorliegenden Schaltung und das Anlegen eines
Rauschens einer positiven pulsförmigen
Spannung (z.B. 1000 V) aufgrund einer statischen Elektrizität oder von ähnlichem
an einen Eingangsanschluss 3 sind gleich dem ersten Ausführungsbeispiel.
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Als
Nächstes
werden dann, wenn ein Rauschen negativer Spannung (z.B. –1000 V)
aufgrund der statischen Elektrizität oder von ähnlichem an den Eingangsanschluss 3 bei
der vorliegenden Schaltung angelegt wird, die NMOS-Transistoren 5, 6 und 21 EIN-geschaltet.
Zu dieser Zeit fließt
ein Strom von einem Energieversorgungsanschluss 1 über den
ersten NMOS-Transistor 5 zum Eingangsanschluss 3. Weiterhin
fließt
ein Strom von einem Erdungsanschluss 2 über den zweiten NMOS-Transistor 6 zum Eingangsanschluss 3.
Darüber
hinaus fließt
ein Strom von einem weiteren Erdungsanschluss 2 über einen
Widerstand 9 und den dritten NMOS-Transistor 21 zum Eingangsanschluss 3.
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Da
der Strom von jeweils dem Energieversorgungsanschluss 1 und
den Erdungsanschlüssen 2 zum
Eingangsanschluss 3 fließt, wird das Rauschen negativer
Spannung im Wesentlichen in den Energieversorgungsanschluss 1 und
die Erdungsanschlüsse 2 entladen.
Als Ergebnis wird eine innere Schaltung 4 vor dem Rauschen,
wie beispielsweise der statischen Elektrizität oder von ähnlichem, geschützt.
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Wenn
die Differenz bezüglich
eines Potentials zwischen dem Knoten 8 und dem Eingangsanschluss 3 gleich
dem Schwellenwert des dritten NMOS-Transistors 21 zu dieser
Zeit wird, dann wird der dritte NMOS-Transistor 21 in einen
EIN-Zustand gebracht. Somit erreicht das Potential am Knoten 8, d.h.
das an die Gateelektrode des ersten NMOS-Transistors 5 angelegte
Potential, einen Wert nahe dem Schwellenwert des dritten NMOS-Transistors 21.
Als Ergebnis wird das an die Gateelektrode des schützenden
ersten NMOS-Transistors 5 angelegte Potential auf ein Potential
nahe dem Schwellenwert des dritten NMOS-Transistors 21 fixiert.
Daher kann das Gatepotential des ersten NMOS-Transistors 5 auf
das Potential begrenzt werden, das niedriger als das Gatepotential
des ersten NMOS-Transistors 5 ist, der beim zweiten Ausführungsbeispiel
verwendet wird. Das bedeutet, dass der Strom, der zwischen dem Sourceanschluss
und dem Drainanschluss des ersten NMOS-Transistors 5 fließt, im Vergleich
mit dem zweiten Ausführungsbeispiel
weniger reduziert oder auf niedrig begrenzt werden kann. Somit kann
deshalb, weil ein vom ersten NMOS-Transistor 5 aufgrund
einer Stoßionisierung erzeugter
Substratstrom weiter begrenzt werden kann, eine exzellentere Schutzschaltung
hergestellt werden.
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3 ist
ein Schaltungsdiagramm, das ein viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung darstellt. Teile, die denjenigen gemeinsam sind, die bei
dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel
verwendet sind, sind durch dieselben Bezugszeichen identifiziert.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel
ist dadurch charakterisiert, dass der beim ersten Ausführungsbeispiel
verwendete Widerstand 9 durch einen vierten NMOS-Transistor 31 ersetzt
ist. Die Gateelektrode des vierten NMOS-Transistors 31 ist
elektrisch an einen Energieversorgungsanschluss 1 angeschlossen.
Demgemäß wird der
vierte NMOS-Transistor 31 immer auf EIN gehalten. Ein EIN-Widerstand
des vierten NMOS-Transistors 31 wird als Widerstandseinrichtung
verwendet.
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Der
normale Betrieb der vorliegenden Schaltung und das Anlegen eines
Rauschens einer positiven pulsförmigen
Spannung (z.B. 1000 V) aufgrund einer statischen Elektrizität oder von ähnlichem
an einen Eingangsanschluss 3 sind gleich dem ersten Ausführungsbeispiel.
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Als
Nächstes
werden dann, wenn ein Rauschen negativer Spannung (z.B. –1000 V)
an den Eingangsanschluss 3 bei der vorliegenden Schaltung angelegt
wird, die NMOS-Transistoren 5, 6 und 21 jeweils
zu einem EIN-Zustand gebracht. Zu dieser Zeit wird ein Strom erzeugt,
der von einem Erdungsanschluss 2 über den zweiten NMOS-Transistor 6 zum Eingangsanschluss 3 fließt. Weiterhin
fließt
ein Strom von einem weiteren Erdungsanschluss 3 über den vierten
NMOS-Transistor 31 und den dritten NMOS-Transistor 21 zum
Eingangsanschluss 3. Darüber hinaus fließt ein Strom
vom Energieversorgungsanschluss 1 über den ersten NMOS-Transistor 5 zum
Eingangsanschluss 3.
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Da
der Strom von jeweils dem Energieversorgungsanschluss 1 und
den Erdungsanschlüssen 2 zum
Eingangsanschluss 3 fließt, wird das Rauschen negativer
Spannung im Wesentlichen in den Energieversorgungsanschluss 1 und
die Erdungsanschlüsse 2 entladen.
Als Ergebnis wird eine innere Schaltung 4 vor dem Rauschen
negativer Spannung geschützt.
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Da
der Feldeffekt-NMOS-Transistor normalerweise einen Widerstandswert
von etwa einigen Kiloohm hat, wenn er in einem EIN-Zustand ist,
dient der vierte NMOS-Transistor 31 als Widerstandseinrichtung,
und somit wird der Strom, der vom Erdungsanschluss 2 zu
einem Knoten 8 fließt,
durch den vierten NMOS-Transistor 31 auf
niedrig begrenzt. Weiterhin wird deshalb, weil das an die Gateelektrode des
ersten NMOS-Transistors 5 angelegte Potential durch einen
im vierten NMOS-Transistor 31 entwickelten Spannungsabfall
reduziert wird, ein Strom, der zwischen dem Source und dem Drain
des ersten NMOS-Transistors 5 fließt, auch auf niedrig begrenzt.
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Da
das Widerstandselement 9 in einem Prozess hergestellt wird,
der unterschiedlich von demjenigen für den NMOS-Transistor ist,
lässt das
Ersetzen des Widerstandselements 9 durch den NMOS-Transistor
ein Löschen
eines Widerstandselement-Herstellungsprozesses beim Herstellen einer integrierten
Schaltungsvorrichtung zu. Als Ergebnis kann ein derartiger Vorteil
hervorgebracht werden, dass der Herstellungsprozess vereinfacht
werden kann und die integrierte Schaltungsvorrichtung mit niedrigeren
Kosten hergestellt werden kann.
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Die
Herstellung eines Widerstandselements von einigen Kiloohm unter
Verwendung einer Polysiliziumverbindung oder von ähnlichem
benötigt
eine Verbindung von einigen mm. Da jedoch der vierte NMOS-Transistor
als ein Ein-Widerstand dient und normalerweise einen Widerstandswert
von einigen Kiloohm hat, kann ein größerer Widerstandswert durch
einen kleineren Bereich erhalten werden. Daher wird auch ein derartiger
vorteilhafter Effekt erhalten, dass der Bereich des Widerstandselements
reduziert werden kann.
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4 ist
ein Schaltungsdiagramm, das ein fünftes Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung zeigt. Teile, die denjenigen gemeinsam sind, die bei dem
ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel
verwendet sind, sind durch gleiche Bezugszeichen identifiziert.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel
ist dadurch charakterisiert, dass der Gateanschluss des zweiten
NMOS-Transistors 6 elektrisch an den Knoten 8 angeschlossen
ist.
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Der
normale Betrieb der vorliegenden Schaltung und das Anlegen eines
Rauschens einer positiven pulsförmigen
Spannung (z.B. 1000 V) aufgrund einer statischen Elektrizität oder von ähnlichem
an einen Eingangsanschluss 3 sind gleich dem ersten Ausführungsbeispiel.
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Als
Nächstes
werden dann, wenn ein Rauschen negativer Spannung (z.B. –1000 V)
an den Eingangsanschluss 3 der vorliegenden Schaltung angelegt
wird, der erste und der zweite NMOS-Transistor 5 und 6 EIN-geschaltet.
Zu dieser Zeit fließt
ein Strom von einem Energieversorgungsanschluss 1 über den
ersten NMOS-Transistor 5 zum
Eingangsanschluss 3. Weiterhin fließt ein Strom von einem Erdungsanschluss 2 über den
zweiten NMOS-Transistor 6 zum Eingangsanschluss 3.
Darüber
hinaus fließt ein
Strom von einem weiteren Erdungsanschluss 2 über einen
Widerstand 9 und den dritten NMOS-Transistor 21 zum
Eingangsanschluss 3.
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Da
die Ströme
von dem Energieversorgungsanschluss 1 und den Erdungsanschlüssen 2 zum
Eingangsanschluss 3 fließen, wird das Rauschen negativer
Spannung im Wesentlichen in den Energieversorgungsanschluss 1 und
die Erdungsanschlüsse 2 entladen.
Als Ergebnis wird eine innere Schaltung 4 vor der statischen
Elektrizität
geschützt.
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Zu
dieser Zeit wird der Strom, der vom Erdungsanschluss 2 zum
Knoten 8 fließt,
durch den Widerstand 9 auf niedrig begrenzt. Da die an
die Gateanschlüsse
des ersten und des zweiten NMOS-Transistors 5 und 6 angelegten
Potentiale identisch zu dem Potential am Knoten 8 sind,
werden die Gatepotentiale der NMOS-Transistoren 5 und 6 durch
einen über
dem Widerstand entwickelten Spannungsabfall auf niedrig begrenzt.
Als Ergebnis wird auch der Strom, der zwischen dem Sourceanschluss
und dem Drainanschluss von jedem der NMOS-Transistoren 5 und 6 fließt, auf
niedrig begrenzt.
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Solche
Verbindungen können
den Fluss eines Substratstroms begrenzen, der vom zweiten NMOS-Transistor 6 erzeugt
wird, der elektrisch zwischen dem Erdungsanschluss 2 und
dem Eingangsanschluss 3 angeschlossen ist, sowie den Fluss
eines Substratstroms, der vom ersten NMOS-Transistor 5 erzeugt
wird. Da der Effekt eines Begrenzens des Flusses der Substratströme, die
von beiden Schutztransistoren erzeugt werden, auf der Erdungs- und
der Quellenseite erhalten werden kann, kann ein stabiler Betrieb
einer integrierten Schaltungsvorrichtung erreicht werden.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung beim vorliegenden Ausführungsbeispiel als die Schutzschaltung
beschrieben worden ist, die zum Eingangsanschluss gehört, ist
die vorliegende Erfindung nicht notwendigerweise auf die Verwendung
des Eingangsanschlusses begrenzt. Die vorliegende Erfindung kann
auch als die Schutzschaltung in Bezug auf einen Ausgangsanschluss
verwendet werden.
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Gemäß einer
typischen der integrierten Halbleiterschaltungsvorrichtungen der
vorliegenden Erfindung, wie sie oben beschrieben worden ist, ist ein
Element zum Ausbilden eines Strompfads, der sich von einem Knoten
zu einem Anschlussflecken erstreckt, zwischen dem Knoten und dem
Anschlussflecken vorgesehen und ist ein Widerstandselement zwischen
dem Knoten und einer zweiten Energiequelle vorgesehen. Aufgrund
des Vorsehens dieser Komponenten kann das Anlegen der Spannung an die
Gateanschlüsse
der Schutztransistoren und der Fluss der Ströme in die Schutztransistoren
begrenzt werden. Das bedeutet, dass deshalb, weil der Fluss der
in den Transistoren erzeugten Substratströme beschränkt werden kann, eine integrierte
Halbleiterschaltungsvorrichtung zur Verfügung gestellt wird, die einen
stabileren Betrieb von ihr erhalten kann, während die Funktion eines Bereitstellens
eines Schutzes gegenüber
einer inneren Schaltung auf dieselbe Weise wie beim Stand der Technik
beibehalten wird.
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Während die
vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die illustrativen Ausführungsbeispiele
beschrieben worden ist, soll diese Beschreibung nicht in einem beschränkenden
Sinn gedacht sein. Verschiedene Modifikationen der illustrativen Ausführungsbeispiele
sowie andere Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden Fachleuten auf dem Gebiet bei Bezugnahme auf
diese Beschreibung offensichtlich werden. Es ist daher beabsichtigt,
dass die beigefügten
Ansprüche
irgendwelche solche Modifikationen oder Ausführungsbeispiele abdecken werden,
wie sie in den Schutzumfang der Erfindung fallen.