JP2000260944A - 静電保護回路 - Google Patents

静電保護回路

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JP2000260944A
JP2000260944A JP11063993A JP6399399A JP2000260944A JP 2000260944 A JP2000260944 A JP 2000260944A JP 11063993 A JP11063993 A JP 11063993A JP 6399399 A JP6399399 A JP 6399399A JP 2000260944 A JP2000260944 A JP 2000260944A
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JP
Japan
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power supply
circuit
surge voltage
static electricity
ground
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JP11063993A
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English (en)
Inventor
Yoshitaka Tokuoka
義孝 徳岡
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Toshiba Corp
Toshiba Electronic Device Solutions Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Microelectronics Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 別系統の複数の電源レベルやグランドレベル
を有する半導体集積回路を静電気やサージ電圧による破
壊から有効に保護すること。 【解決手段】 同一系統の電源やグランドに対するサー
ジ電圧や静電気の静電保護回路を形成するダイオードD
1〜D4の他に、別系統の電源VDD、VCC及び別系
統のグランドPGND、VSS間に、p側を共通接続し
たダイオードD5、D6の直列接続回路及びp側を共通
接続したダイオードD7、D8の直列接続回路を挿入す
ることにより、別系統の電源VDDとVCC間や別系統
のグランドPGNDとVSSの回路間に発生する静電気
やサージ電圧を、前記挿入したダイオードの直列回路を
通して別系統の電源やグランドに逃すことができ、別系
統の複数の電源レベルやグランドレベルを有する半導体
集積回路を静電気やサージ電圧から有効に保護すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路を
静電気やサージ電圧による破壊から保護するための静電
保護回路に係り、特に、複数系統の電源及びグランドレ
ベルを有する半導体集積回路の静電保護回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の半導体集積回路を静電気やサージ
電圧による破壊から保護する静電保護回路は、例えば図
5に示すような回路構成を有している。この回路は、2
種類の電源、即ちバイポーラ電源VCCとCMOS電源
VDDと、2種類のグランドレベル、即ち、バイポーラ
電源に対するグランドPGNDとCMOS電源に対する
グランドVSSとを有している。端子1をダイオードD
1により電源VCCに、ダイオードD2によりグランド
PGNDに接続し、端子2をダイオードD3により電源
VDDに、ダイオードD4によりグランドVSSに接続
して、静電気やサージ電圧から回路を保護するための静
電保護回路が形成されている。
【0003】ここで、上記した静電保護回路は半導体集
積回路に搭載されており、実際は、上記したバイポーラ
電源VCCやCMOS電源VDDに接続された半導体集
積回路が周囲にあるのであるが、繁雑なので図示は省略
している。それ故、端子1、2は半導体集積回路内或い
はそれに近接した端子のことであるが、静電気やサージ
電圧は前記回路のどこに発生するのか不定であるため、
それぞれの電源系に接続された半導体集積回路で静電気
やサージ電圧が発生した場所を代表して、等価的に端子
1、2としている。
【0004】上記のような静電保護回路を搭載した半導
体集積回路で、例えば、バイポーラ電源VCCを基準と
して、端子1にサージ電圧が印加された場合、このサー
ジ電圧はダイオードD1を通って電源VCC側に逃れる
ため、前記サージ電圧によって半導体集積回路が破壊さ
れることなく、回路が保護される。
【0005】尚、サージ電圧や静電気はその掛かり方に
よって、どれかの電源、GNDに対して大きな電位差を
持つため、この電位差が生じる電源やGNDを基準電位
として、サージ電圧や静電気が生じることになる。
【0006】従って、上記の場合、バイポーラ電源VC
Cに対して、端子1にサージ電圧や静電気が生じたこと
になり、この場合、端子1と電源VCC間に静電保護回
路を形成するダイオードD1の電流パスがあるため、発
生したサージ電圧はこのダイオードD1を通して電源V
CC側に逃げ、周囲にある半導体集積回路の破壊が防止
される。
【0007】同様に、CMOS電源VDDを基準とし
て、端子2にサージ電圧が印加された場合、このサージ
電圧はダイオードD3を通って電源VDD側に逃れるた
め、前記サージ電圧によって半導体集積回路が破壊され
ることなく、回路が保護される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の静
電保護回路において、例えばバイポーラ電源VCCを基
準として、端子2にサージ電圧が印加される場合があ
る。この場合のサージ電圧はバイポーラ電源VCCに対
しては大きな電位差を持つのであるが、例えば、CMO
S電源VDDやグランドVSSに対しては殆ど電位差を
持たない場合がある。このような場合、このサージ電圧
はダイオードD3やD4を通して、電源VDDやグラン
ドVSS側に逃げることはなく、飽く迄も、バイポーラ
電源VCC側に流れようとする。
【0009】ところが、従来の静電保護回路では端子2
に印加されたサージ電圧や静電気を別系統の電源のバイ
ポーラ電源VCCに逃す電流パス系統がないため、この
間にある半導体集積回路を通して、バイポーラ電源VC
C側に流れてしまうことが生じ、これにより、前記半導
体集積回路が破壊されてしまう恐れがあった。
【0010】上記のように、従来の静電保護回路では、
別系統の電源やグランド間で発生した静電気やサージ電
圧を逃す電流パスがないため、例えば端子2に電圧印加
(EIAJ基準)をした場合の静電耐量の値は、250
V程度の低い値で、サージ電圧及び静電気に弱いことが
問題となっている。
【0011】本発明は、上述の如き従来の課題を解決す
るためになされたもので、その目的は、別系統の複数の
電源レベルやグランドレベルを有する半導体集積回路の
静電耐量を向上させて、静電気やサージ電圧による破壊
から回路を有効に保護することができる静電保護回路を
提供することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1の発明の特徴は、別系統の複数の電源レベ
ルやグランドレベルを有する半導体集積回路をサージ電
圧や静電気から保護する静電保護回路において、前記別
系統の複数の電源間又は別系統の複数のグランド間を、
高電圧が加わった時のみ導通する素子で接続したことに
ある。
【0013】この請求項1の発明によれば、例えばある
電源レベルを基準にして、別の系統の電源を使用する回
路にサージ電圧又は静電気が発生した場合、このサージ
電圧又は静電気はこの電源と前記基準となった電源間を
接続する素子を通って、前記基準となった電源側に逃げ
るため、別系統の電源の回路間に発生したサージ電圧又
は静電気に対しても、回路を保護することができる。
【0014】請求項2の発明の特徴は、別系統の複数の
電源レベルやグランドレベルを有する半導体集積回路を
サージ電圧や静電気から保護する静電保護回路におい
て、前記別系統の複数の電源間又は別系統の複数のグラ
ンド間を、同極を共通接続した2本以上の複数のダイオ
ードの直列接続回路で接続したことにある。
【0015】請求項3の発明の特徴は、前記2本以上の
複数のダイオードの直列接続回路が複数ある時、各直列
接続回路を形成するダイオードの共通接続部同士を電気
的に接続することにより、前記各直列接続回路同士を電
気的に接続したことにある。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図1は本発明の静電保護回路の第
1の実施の形態を示した回路図である。但し、従来例と
同一部分には同一符号を付して説明する。この回路は、
2種類の電源、即ちバイポーラ電源VCCと、CMOS
電源VDDと、2種類のグランドレベル、即ち、バイポ
ーラ電源に対するグランドPGNDと、CMOS電源に
対するグランドVSSとを有している。
【0017】端子1をダイオードD1により電源VCC
に、ダイオードD2によりグランドPGNDに接続し、
端子2をダイオードD3により電源VDDに、ダイオー
ドD4によりグランドVSSに接続し、更に、電源VC
Cと電源VDD間を、p側を共通接続したダイオードD
5、D6の直列接続回路で接続し、グランドPGNDと
グランドVSS間を、p側を共通接続したダイオードD
7、D8の直列接続回路で接続して、静電気やサージ電
圧から回路を保護するための静電保護回路が形成されて
いる。
【0018】ここで、上記した静電保護回路は半導体集
積回路に搭載されており、実際は、上記したバイポーラ
電源VCCやCMOS電源VDDに接続された半導体集
積回路が周囲にあるのであるが、繁雑なので図示は省略
している。それ故、端子1、2は半導体集積回路内或い
はそれに近接した端子のことであるが、静電気やサージ
電圧は前記回路のどこに発生するのか不定であるため、
それぞれの電源系に接続された半導体集積回路で静電気
やサージ電圧が発生した場所を代表して、等価的に端子
1、2としている。
【0019】次に本実施の形態の動作について説明す
る。例えば、バイポーラ電源VCCを基準にした場合
に、ダイオードD6の逆耐圧以上の高いサージ電圧(又
は静電気)が端子2に印加された場合、このサージ電圧
(又は静電気)はダイオードD3、D6、D5を介し
て、電源VCC側に逃げるため、このサージ電圧(又は
静電気)により周囲にある半導体集積回路が破壊される
ことはなく、回路が保護される。また、CMOS電源に
対するグランドVSSを基準にした場合に、サージ電圧
(又は静電気)が端子1に印加された場合、このサージ
電圧(又は静電気)はダイオードD2、D7、D8を介
して、グランドVSS側に逃げるため、このサージ電圧
(又は静電気)により周囲の半導体集積回路が破壊され
ることはなく、回路が保護される。
【0020】上記の場合の他、CMOS電源VDDを基
準にした場合にサージ電圧(又は静電気)が端子1に印
加された場合、バイポーラ電源に対するグランドPGN
Dを基準にした場合にサージ電圧(又は静電気)が端子
2に印加された場合などがあるが、いずれも、ダイオー
ドD5、D6又は、ダイオードD7、D8を通る電流パ
スが形成されて回路が保護される。
【0021】本実施の形態によれば、別系統の電源VC
CとVDD間及び別系統のグランドレベルPGNDとV
SS間を、p側を共通接続したダイオードD5、D6及
びp側を共通接続したダイオードD7、D8により接続
することにより、別系統の電源VCCとVDDの回路間
又は別系統のグランドレベルPGNDとVSSの回路間
で発生したサージ電圧又は静電気を、別系統の電源又は
グランド側に逃す電流パスを形成することができ、前記
静電気及びサージ電圧の耐量を上げることができるた
め、従来よりもサージ電圧や静電気に強い半導体集積回
路を得ることができる。また、本例は特に微細化が進む
半導体集積回路を静電気やサージ電圧の破壊から保護す
ることに有効である。
【0022】ここで、各ダイオードD5〜D8の電流容
量を10mA以上にすると、例えば端子2に電圧印加
(EIAJ基準)をした場合の静電耐量の値は500V
以上で、従来の250Vの2倍以上の静電耐量効果を見
込むことができる。
【0023】図2は本発明の静電保護回路の第2の実施
の形態を示した回路図である。但し、図1に示した第1
の実施の形態と同一部分には同一符号を付し、且つ、適
宜その説明を省略する。本例は、別系統の電源VCCと
VDD間を接続するダイオードD5、D6の共通接続部
分の極性が反対で、ダイオードD5、D6のn側が共通
に接続されて直列接続回路が形成されている。同様に、
別系統のグランドPGNDとVSS間を接続するダイオ
ードD7、D8の共通接続部分の極性が反対で、ダイオ
ードD7、D8のn側が共通に接続されて直列接続回路
が形成されている。他の構成は、図1に示した第1の実
施の形態と同一で同様の効果がある。
【0024】図3は本発明の静電保護回路の第3の実施
の形態を示した回路図である。但し、図1に示した第1
の実施の形態と同一部分には同一符号を付し、且つ、適
宜その説明を省略する。
【0025】本例の回路も、2種類の電源、即ちバイポ
ーラ電源VCCとCMOS電源VDDと、2種類のグラ
ンドレベル、即ち、バイポーラ電源に対するグランドP
GNDと、CMOS電源に対するグランドVSSとを有
しており、別系統の電源VCCとVDD間を、p側を共
通接続したダイオードD5、D6の直列接続回路で、別
系統のグランドPGNDとVSS間を、p側を共通接続
したダイオードD7、D8の直列接続回路で接続し、前
述の第1の実施の形態と同様の構成を有しているが、ダ
イオードD5、D6の共通接続部分と、ダイオードD
7、D8の共通接続部分が電気的に接続されているとこ
ろが、上記した第1の実施の形態と異なるところであ
る。
【0026】次に本実施の形態の動作について説明す
る。例えば、バイポーラ電源VCCを基準にした場合
に、端子2にサージ電圧(又は静電気)が印加された場
合、このサージ電圧(又は静電気)はダイオードD3、
D6、D5を介して、電源VCC側に逃げるため、この
サージ電圧(又は静電気)により周囲の半導体集積回路
が破壊されることがなくなり、回路が保護されるが、こ
の際、前記サージ電圧(又は静電気)はダイオードD
3、D6、D7を介して、グランドPGND側にも逃げ
ることができ、第1の実施の形態の場合に比べて、サー
ジ電圧(又は静電気)が逃げる電流パスが増加してい
る。
【0027】この電流パスの増加は、上記の場合の他、
CMOS電源に対するグランドVSSを基準にした場合
にサージ電圧(又は静電気)が端子1に印加された場
合、CMOS電源VDDを基準にした場合にサージ電圧
(又は静電気)が端子1に印加された場合、バイポーラ
のグランドPGNDを基準にした場合にサージ電圧(又
は静電気)が端子2に印加された場合などでも同様に生
じる。
【0028】本実施の形態によれば、別系統の電源VC
CとVDD間及び別系統のグランドレベルPGNDとV
SS間を、p側を共通接続したダイオードD5、D6及
びp側を共通接続したダイオードD7、D8により接続
し、且つ前記ダイオードD5、D6及びダイオードD
7、D8の共通接続部分を電気的に接続することによ
り、別系統の電源VCCとVDD間、又は別系統のグラ
ンドレベルPGNDとVSS間に発生したサージ電圧
(又は静電気)を逃す電流パスを増加させることがで
き、その分、サージ電圧(又は静電気)に対する回路の
保護動作を前記第1の実施の形態に比べて有利にするこ
とができる。他の効果は前記第1の実施の形態と同様で
ある。
【0029】図4は本発明の静電保護回路の第4の実施
の形態を示した回路図である。但し、図3に示した第3
の実施の形態と同一部分には同一符号を付し、且つ、適
宜その説明を省略する。本例は、図3に示した第3の実
施の形態とその構成はほぼ同一であるが、異なる点は、
直列接続したダイオードD5、D6及びダイオードD
7、D8の各々をn側で共通接続しているところにあ
る。
【0030】従って、本実施の形態も、その動作は前記
第3の実施の形態と同一で同一の効果がある。
【0031】尚、上記第1〜第4の実施の形態では、別
系統の電源間、又は別系統のグランド間を接続するダイ
オードの数は2本であったが、これを4本、或いは6本
の多数本としても同様の効果を得ることができ、特に発
生するサージ電圧、又は静電気の電圧が高い場合は、上
記のように直列接続するダイオードの数を増加させるこ
とが有効になる。
【0032】また、上記第3、第4の実施の形態で、直
列接続するダイオードの数を2本以上に増加させた場
合、各直列接続回路を形成するダイオードの共通接続部
分を電気的に1本の導電路で接続することにより、同様
にサージ電圧や静電気を逃すパスを増加させることがで
きる。
【0033】更に、上記第1〜第4の実施の形態では、
別系統の電源VCCとVDD間及び別系統のグランドレ
ベルPGNDとVSS間を、ダイオードの直列接続回路
で接続したが、高電圧が加わった時のみ導通する素子で
接続しても、同様の効果がある。
【0034】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の静
電保護回路によれば、別系統の電源VCCとVDD間及
び別系統のグランドレベルPGNDとVSS間をダイオ
ードの直列接続回路で接続することにより、別系統の複
数の電源レベルやグランドレベルを有する半導体集積回
路の静電耐量を向上させることができるため、静電気や
サージ電圧による破壊から有効に回路を保護することが
でき、静電気やサージ電圧に強い半導体集積回路を得る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の静電保護回路の第1の実施の形態を示
した回路図である。
【図2】本発明の静電保護回路の第2の実施の形態を示
した回路図である。
【図3】本発明の静電保護回路の第3の実施の形態を示
した回路図である。
【図4】本発明の静電保護回路の第4の実施の形態を示
した回路図である。
【図5】従来の静電保護回路の構成例を示した回路図で
ある。
【符号の説明】 1、2 端子 D1〜D8 ダイオード PGND、VSS グランド VCC、VDD 電源

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 別系統の複数の電源レベルやグランドレ
    ベルを有する半導体集積回路をサージ電圧や静電気から
    保護する静電保護回路において、 前記別系統の複数の電源間又は別系統の複数のグランド
    間を、高電圧が加わった時のみ導通する素子で接続した
    ことを特徴とする静電保護回路。
  2. 【請求項2】 別系統の複数の電源レベルやグランドレ
    ベルを有する半導体集積回路をサージ電圧や静電気から
    保護する静電保護回路において、 前記別系統の複数の電源間又は別系統の複数のグランド
    間を、同極を共通接続した2本以上の複数のダイオード
    の直列接続回路で接続したことを特徴とする静電保護回
    路。
  3. 【請求項3】 前記2本以上の複数のダイオードの直列
    接続回路が複数ある時、各直列接続回路を形成するダイ
    オードの共通接続部同士を電気的に接続することによ
    り、前記各直列接続回路同士を電気的に接続したことを
    特徴とする請求項2記載の静電保護回路。
JP11063993A 1999-03-10 1999-03-10 静電保護回路 Withdrawn JP2000260944A (ja)

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Cited By (4)

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