JP2001127172A - Input protection circuit - Google Patents

Input protection circuit

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JP2001127172A
JP2001127172A JP30560099A JP30560099A JP2001127172A JP 2001127172 A JP2001127172 A JP 2001127172A JP 30560099 A JP30560099 A JP 30560099A JP 30560099 A JP30560099 A JP 30560099A JP 2001127172 A JP2001127172 A JP 2001127172A
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Kazuya Kawamura
和也 川村
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an input protection circuit which is hardly short-circuited even if a high voltage is applied from a high-potential power supply Vdd in a normal operation ensuring a voltage input terminal of a high electrostatic breakdown voltage. SOLUTION: An input protection circuit is composed of a discharge circuit 3 and a voltage detection circuit 4.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、静電気放電に対す
る入力保護回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an input protection circuit against electrostatic discharge.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、半導体集積回路、特に相補形MO
S集積回路における入力保護回路は、図6に示すよう
に、電圧入力端子2と内部回路1を抵抗R1を介して接
続し、NチャネルMOS電界効果トランジスタQ1のゲ
ート電極とソース電極及びバックゲート電極を低電位電
源Vssに接続し、ドレイン電極を電圧入力端子2に接
続し、PチャネルMOS電界効果トランジスタQ22の
ゲート電極とソース電極及びバックゲート電極を高電位
電源Vddに接続し、ドレイン電極を電圧入力端子2に
接続して構成されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a semiconductor integrated circuit, especially a complementary MO
As shown in FIG. 6, an input protection circuit in an S integrated circuit connects a voltage input terminal 2 and an internal circuit 1 via a resistor R1, and forms a gate electrode, a source electrode, and a back gate electrode of an N-channel MOS field effect transistor Q1. Is connected to the low potential power supply Vss, the drain electrode is connected to the voltage input terminal 2, the gate electrode and the source electrode and the back gate electrode of the P-channel MOS field effect transistor Q22 are connected to the high potential power supply Vdd, and the drain electrode is connected to the voltage. It is configured to be connected to the input terminal 2.

【0003】外部から電圧入力端子2に高電位電源Vd
dを超える正極性の静電気が印加されると、Pチャネル
MOS電界効果トランジスタQ22のドレイン電極をエ
ミッタ電極とし、ソース電極をコレクタ電極とし、バッ
クゲート電極をベース電極とする寄生PNPバイポーラ
トランジスタのエミッタコレクタ路が導通し、さらにP
チャネルMOS電界効果トランジスタQ22のソースド
レイン路が導通することにより、静電気は高電位電源V
ddに放電され、また、外部から電圧入力端子2に低電
位電源Vssを超える負極性の静電気が印加されると、
NチャネルMOS電界効果トランジスタQ1のドレイン
電極をエミッタ電極とし、ソース電極をコレクタ電極と
し、バックゲート電極をベース電極とする寄生NPNバ
イポーラトランジスタのエミッタコレクタ路が導通し、
さらにNチャネルMOS電界効果トランジスタQ1のソ
ースドレイン路が導通することにより、静電気は低電位
電源Vssに放電され、そしてさらに、抵抗R1により
内部回路1に流入する電流が抑えられて、内部回路は保
護される。
A high potential power supply Vd is externally applied to a voltage input terminal 2.
When a positive static electricity exceeding d is applied, the emitter-collector of the parasitic PNP bipolar transistor having the drain electrode of the P-channel MOS field-effect transistor Q22 as the emitter electrode, the source electrode as the collector electrode, and the back gate electrode as the base electrode Path becomes conductive and P
The conduction of the source / drain path of the channel MOS field-effect transistor Q22 causes static electricity to flow to the high potential power supply V
dd, and when negative static electricity exceeding the low potential power supply Vss is applied to the voltage input terminal 2 from the outside,
An emitter-collector path of a parasitic NPN bipolar transistor having a drain electrode as an emitter electrode, a source electrode as a collector electrode, and a back gate electrode as a base electrode of the N-channel MOS field effect transistor Q1 conducts,
Further, by conducting the source / drain path of the N-channel MOS field effect transistor Q1, static electricity is discharged to the low potential power supply Vss, and furthermore, the current flowing into the internal circuit 1 is suppressed by the resistor R1, thereby protecting the internal circuit. Is done.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、例えば、内部
回路1がPROM(プログラマブル・リードオンリ・メ
モリ)回路であって、電圧入力端子2が、高電位電源V
ddよりさらに昇圧された書込み用電源Vppが接続さ
れる電圧入力端子である場合には、PチャネルMOS電
界効果トランジスタQ22が導通し、書込み用電源Vp
pと高電位電源Vddとが短絡してしまうため、入力保
護回路としては、図7に示すように、高電位電源Vdd
側の保護用トランジスタを除いた構成としなければなら
なかった。
However, for example, if the internal circuit 1 is a PROM (programmable read only memory) circuit and the voltage input terminal 2 is a high potential power supply V
If the write power supply Vpp further boosted than dd is the voltage input terminal to be connected, the P-channel MOS field effect transistor Q22 conducts and the write power supply Vp
p and the high-potential power supply Vdd are short-circuited. Therefore, as shown in FIG.
The configuration had to exclude the protection transistor on the side.

【0005】したがって、従来の書込み用電源Vppが
接続される電圧入力端子の入力保護回路は、一般の信号
端子に比べ、正極性の静電気耐圧が低いものとなってい
た。
Therefore, the conventional input protection circuit of the voltage input terminal to which the write power supply Vpp is connected has a lower positive electrostatic breakdown voltage than a general signal terminal.

【0006】本発明の目的は、電圧入力端子の静電気耐
圧を確保しながら、通常動作時に電圧入力端子に高電位
電源Vddより高い電圧が印加されたときでも、高電位
電源Vddに対して短絡を起こさない入力保護回路を提
供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to secure a short circuit with respect to the high potential power supply Vdd even when a voltage higher than the high potential power supply Vdd is applied to the voltage input terminal during normal operation while securing the electrostatic withstand voltage of the voltage input terminal. An object of the present invention is to provide an input protection circuit that does not occur.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の入力保護回路の
構成は、外部から供給される電圧を内部回路に入力する
ための電圧入力端子と電源との間に設置される放電回路
と、前記電圧入力端子の電圧を検出する電圧検出回路と
を備える入力保護回路であって、前記電圧検出回路は、
前記電圧入力端子の電圧が基準電圧を超えたとき、前記
放電回路の動作を停止させることを特徴とする。
The configuration of the input protection circuit according to the present invention comprises a discharge circuit disposed between a voltage input terminal for inputting a voltage supplied from the outside to an internal circuit and a power supply; A voltage detection circuit for detecting a voltage of a voltage input terminal, wherein the voltage detection circuit comprises:
When the voltage at the voltage input terminal exceeds a reference voltage, the operation of the discharge circuit is stopped.

【0008】また、前記放電回路の構成は、前記電圧入
力端子と前記電源との間にソースドレイン路が接続さ
れ、ゲート電極及びバックゲート電極が抵抗を介して前
記電源に接続された電界効果トランジスタを備えること
を特徴とする。
In the discharge circuit, a field effect transistor includes a source / drain path connected between the voltage input terminal and the power supply, and a gate electrode and a back gate electrode connected to the power supply via a resistor. It is characterized by having.

【0009】また、前記放電回路の構成は、前記電圧入
力端子にソースドレイン路の一端が接続され、前記ソー
スドレイン路の他端が逆バイアス方向の第1のダイオー
ドを介して前記電源に接続され、ゲート電極及びバック
ゲート電極が逆バイアス方向の第2のダイオードを介し
て前記電源に接続された電界効果トランジスタを備える
ことを特徴とする。
In the discharge circuit, one end of a source / drain path is connected to the voltage input terminal, and the other end of the source / drain path is connected to the power supply via a first diode in a reverse bias direction. A gate electrode and a back gate electrode are provided with a field effect transistor connected to the power supply via a second diode in a reverse bias direction.

【0010】また、前記放電回路の構成は、前記電圧検
出回路の出力信号によりオン制御されたとき、前記電界
効果トランジスタの前記ゲート電極に前記電圧入力端子
の電圧を与えるスイッチ手段を備えることを特徴とす
る。
[0010] Further, the configuration of the discharge circuit includes a switch means for applying a voltage of the voltage input terminal to the gate electrode of the field effect transistor when the discharge circuit is turned on by an output signal of the voltage detection circuit. And

【0011】また、前記電圧検出回路の構成は、前記電
圧入力端子の電圧が前記基準電圧を超えたとき、前記ス
イッチ手段をオン制御することを特徴とする。
Further, the voltage detecting circuit is characterized in that when the voltage of the voltage input terminal exceeds the reference voltage, the switch means is turned on.

【0012】また、前記基準電圧は、前記電源の電圧に
前記電界効果トランジスタの閾値を加えた電圧であるこ
とを特徴とする。
Further, the reference voltage is a voltage obtained by adding a threshold value of the field effect transistor to a voltage of the power supply.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態の入力
保護回路について図面を参照して説明する。図1は、本
発明の第1の実施の形態の入力保護回路の構成図であ
り、図2は、本発明の第1の実施の形態の入力保護回路
の電圧検出回路の構成図であり、図3は、本発明の第1
の実施の形態の入力保護回路の要部の断面構造の説明図
である。なお、図1,図3において、図7に示す従来例
の入力保護回路と同一の構成部分には同一の符号を付
し、その詳しい説明を省略する。
Next, an input protection circuit according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of an input protection circuit according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a configuration diagram of a voltage detection circuit of the input protection circuit according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 shows the first embodiment of the present invention.
FIG. 9 is an explanatory diagram of a cross-sectional structure of a main part of the input protection circuit according to the embodiment. 1 and 3, the same components as those of the conventional input protection circuit shown in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0014】図1に示すように、本発明の第1の実施の
形態の入力保護回路は、放電回路3と、電圧検出回路4
とから構成されている。
As shown in FIG. 1, an input protection circuit according to a first embodiment of the present invention comprises a discharge circuit 3 and a voltage detection circuit 4.
It is composed of

【0015】放電回路3は、PチャネルMOS電界効果
トランジスタQ2,Q3と、抵抗R2とから構成され、
PチャネルMOS電界効果トランジスタQ2のソース電
極23は高電位電源Vddに接続され、ゲート電極21
とバックゲート電極24とは互いに接続され、さらに抵
抗R2を介して高電位電源Vddに接続されている。
The discharge circuit 3 includes P-channel MOS field effect transistors Q2 and Q3 and a resistor R2.
The source electrode 23 of the P-channel MOS field effect transistor Q2 is connected to the high potential power supply Vdd, and the gate electrode 21
And the back gate electrode 24 are connected to each other, and further connected to a high potential power supply Vdd via a resistor R2.

【0016】また、PチャネルMOS電界効果トランジ
スタQ3のドレイン電極32はバックゲート電極34と
互いに接続され、PチャネルMOS電界効果トランジス
タQ3のソース電極33はPチャネルMOS電界効果ト
ランジスタQ2のゲート電極21に接続されている。
The drain electrode 32 of the P-channel MOS field effect transistor Q3 is connected to the back gate electrode 34, and the source electrode 33 of the P-channel MOS field effect transistor Q3 is connected to the gate electrode 21 of the P-channel MOS field effect transistor Q2. It is connected.

【0017】PチャネルMOS電界効果トランジスタQ
2は静電気の放電素子として機能し、PチャネルMOS
電界効果トランジスタQ3はPチャネルMOS電界効果
トランジスタQ2のゲート電圧を切換えるためのスイッ
チ手段として機能する。
P channel MOS field effect transistor Q
2 functions as an electrostatic discharge element and is a P-channel MOS
Field effect transistor Q3 functions as switching means for switching the gate voltage of P channel MOS field effect transistor Q2.

【0018】電圧検出回路4は、一例として、図2に示
すように、電圧比較器7と、基準電圧8とから構成され
たものがある。電圧比較器7の正入力端は入力端子5に
接続され、電圧比較器7の負入力端は基準電圧8に接続
され、電圧比較器7の出力端は出力端子6に接続されて
いる。
As an example, the voltage detecting circuit 4 includes a voltage comparator 7 and a reference voltage 8 as shown in FIG. The positive input terminal of the voltage comparator 7 is connected to the input terminal 5, the negative input terminal of the voltage comparator 7 is connected to the reference voltage 8, and the output terminal of the voltage comparator 7 is connected to the output terminal 6.

【0019】基準電圧8は低電位電源Vssに対する電
圧であり、電圧比較器7は入力端子5に入力される電圧
と基準電圧8とを比較し、入力端子5の電圧が基準電圧
8以下のときには高電位電源Vddの電圧を出力端子6
に出力し、入力端子5の電圧が基準電圧8より高いとき
には低電位電源Vssの電圧を出力端子6に出力する。
The reference voltage 8 is a voltage with respect to the low potential power supply Vss. The voltage comparator 7 compares the voltage input to the input terminal 5 with the reference voltage 8, and when the voltage at the input terminal 5 is lower than the reference voltage 8, The voltage of the high potential power supply Vdd is output to the output terminal 6
When the voltage of the input terminal 5 is higher than the reference voltage 8, the voltage of the low potential power supply Vss is output to the output terminal 6.

【0020】ここで、基準電圧8は高電位電源Vddの
電圧にPチャネルMOS電界効果トランジスタQ2の閾
値Vtpを加えた電圧(Vdd+Vtp)に設定されて
いる。
Here, the reference voltage 8 is set to a voltage (Vdd + Vtp) obtained by adding the threshold voltage Vtp of the P-channel MOS field effect transistor Q2 to the voltage of the high potential power supply Vdd.

【0021】そして、放電回路3のPチャネルMOS電
界効果トランジスタQ2のドレイン電極22は電圧入力
端子2に接続され、PチャネルMOS電界効果トランジ
スタQ3のドレイン電極32は抵抗R1の内部回路1側
の一端に接続され、電圧検出回路4の入力端子5は抵抗
R1の内部回路1側の一端に接続され、出力端子6は放
電回路3のPチャネルMOS電界効果トランジスタQ3
のゲート電極31に接続されている。
The drain electrode 22 of the P-channel MOS field effect transistor Q2 of the discharge circuit 3 is connected to the voltage input terminal 2, and the drain electrode 32 of the P-channel MOS field effect transistor Q3 is connected to one end of the resistor R1 on the side of the internal circuit 1. The input terminal 5 of the voltage detection circuit 4 is connected to one end of the resistor R1 on the side of the internal circuit 1, and the output terminal 6 is connected to the P-channel MOS field effect transistor Q3 of the discharge circuit 3.
Is connected to the gate electrode 31.

【0022】また、図3に示すように、放電回路3は半
導体集積回路基板であるP基板40に形成されており、
P基板40は低電位電源Vssに接続されている。
As shown in FIG. 3, the discharge circuit 3 is formed on a P substrate 40 which is a semiconductor integrated circuit substrate.
The P substrate 40 is connected to a low potential power supply Vss.

【0023】PチャネルMOS電界効果トランジスタQ
2はNウェル25に形成され、Nウェル25は同電位の
バックゲート電極24を有し、PチャネルMOS電界効
果トランジスタQ3はNウェル35に形成されており、
Nウェル35は同電位のバックゲート電極34を有して
いる。
P channel MOS field effect transistor Q
2 is formed in an N well 25, the N well 25 has a back gate electrode 24 of the same potential, and a P channel MOS field effect transistor Q3 is formed in an N well 35;
The N well 35 has a back gate electrode 34 of the same potential.

【0024】次に、本発明の第1の実施の形態の入力保
護回路の動作について図1,図2,図3,図4を参照し
て説明する。図4は、本発明の第1の実施の形態の入力
保護回路の動作の説明図であり、各部分の電圧波形を示
し、電圧V1は電圧入力端子2の電圧を示し、電圧V
1’は抵抗R1の内部回路1側の一端の電圧を示し、電
圧V2はPチャネルMOS電界効果トランジスタQ2の
ゲート電極21の電圧を示し、電圧V3はPチャネルM
OS電界効果トランジスタQ3のゲート電極31の電圧
を示し、電流I1はPチャネルMOS電界効果トランジ
スタQ2に流れる電流を示し、縦軸は電位、横軸は時刻
を示している。
Next, the operation of the input protection circuit according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1, 2, 3 and 4. FIG. 4 is an explanatory diagram of the operation of the input protection circuit according to the first embodiment of the present invention, showing the voltage waveform of each part, the voltage V1 indicates the voltage of the voltage input terminal 2, and the voltage V1
1 'indicates a voltage at one end of the resistor R1 on the side of the internal circuit 1, a voltage V2 indicates a voltage of the gate electrode 21 of the P-channel MOS field-effect transistor Q2, and a voltage V3 indicates a P-channel M
It shows the voltage of the gate electrode 31 of the OS field effect transistor Q3, the current I1 shows the current flowing through the P-channel MOS field effect transistor Q2, the vertical axis shows the potential, and the horizontal axis shows time.

【0025】電圧入力端子2には、図示していないが、
時刻t1までVdd、時刻t3から時刻t4までVpp
(>Vdd)、時刻t6以降VddとなるようなPRO
M書込み用電源の書込みパルス電圧が入力される。
Although not shown, the voltage input terminal 2
Vdd from time t1 and Vpp from time t3 to time t4
(> Vdd), PRO that becomes Vdd after time t6
A write pulse voltage of the M write power supply is input.

【0026】まず、時刻t1以前は、書込みパルス電圧
が入力されない状態であり、電圧V1はVddであり、
内部回路1の入力抵抗は高いので、抵抗R1による電圧
降下は無視でき、電圧V1’もVddとなっている。
First, before the time t1, no write pulse voltage is input, and the voltage V1 is Vdd.
Since the input resistance of the internal circuit 1 is high, the voltage drop due to the resistor R1 can be ignored, and the voltage V1 'is also Vdd.

【0027】従って、電圧検出回路4の入力端子5の電
圧は基準電圧8(Vdd+Vtp)よりも低いため、出
力端子6はVddを出力し、電圧V3もVddとなり、
PチャネルMOS電界効果トランジスタQ3はオフ状態
である。
Therefore, since the voltage of the input terminal 5 of the voltage detection circuit 4 is lower than the reference voltage 8 (Vdd + Vtp), the output terminal 6 outputs Vdd, and the voltage V3 also becomes Vdd.
P channel MOS field effect transistor Q3 is off.

【0028】また、PチャネルMOS電界効果トランジ
スタQ2のゲート電極21は抵抗R2により高電位電源
Vddにプルアップされているので、電圧V2もVdd
となり、PチャネルMOS電界効果トランジスタQ2は
オフ状態のままである。従って電流I1は0である。
Since the gate electrode 21 of the P-channel MOS field effect transistor Q2 is pulled up to the high potential power supply Vdd by the resistor R2, the voltage V2 is also Vdd.
, And the P-channel MOS field effect transistor Q2 remains off. Therefore, the current I1 is zero.

【0029】次に、時刻t1で書込みパルス電圧が立ち
上がり、時刻t2で電圧V1(=電圧V1’)がVdd
+Vtpを超えると、電圧検出回路4の入力端子5の電
圧は基準電圧8(Vdd+Vtp)よりも高いため、出
力端子6は低電位電源Vssの電圧を出力し、電圧V3
はVssとなり、PチャネルMOS電界効果トランジス
タQ3はオン状態となる。
Next, at time t1, the write pulse voltage rises, and at time t2, the voltage V1 (= voltage V1 ') becomes Vdd.
When the voltage exceeds + Vtp, the voltage at the input terminal 5 of the voltage detection circuit 4 is higher than the reference voltage 8 (Vdd + Vtp), so that the output terminal 6 outputs the voltage of the low-potential power supply Vss and the voltage V3
Becomes Vss, and the P-channel MOS field effect transistor Q3 is turned on.

【0030】従って、電圧V1(=電圧V1’)が、V
ppである時刻t3,t4を経過し、下降して再びVd
d+Vtpとなる時刻t5になるまで、電圧V2は常に
電圧V1’と等しく、PチャネルMOS電界効果トラン
ジスタQ2のゲート電圧とドレイン電圧とは常に等しく
なるため、PチャネルMOS電界効果トランジスタQ2
は決してオン状態にはならない。従って電流I1は0で
ある。
Therefore, the voltage V1 (= voltage V1 ') is
After lapse of time t3 or t4, which is pp, the voltage falls and Vd again.
Until the time t5 when d + Vtp is reached, the voltage V2 is always equal to the voltage V1 'and the gate voltage and the drain voltage of the P-channel MOS field-effect transistor Q2 are always equal, so that the P-channel MOS field-effect transistor Q2
Never goes on. Therefore, the current I1 is zero.

【0031】なお、基準電圧8を電圧(Vdd+Vt
p)に設定しておく理由は、仮にPチャネルMOS電界
効果トランジスタQ3が存在しなければ、電圧(Vdd
+Vtp)でPチャネルMOS電界効果トランジスタQ
2がオンしてしまうため、この電圧を境界として、Pチ
ャネルMOS電界効果トランジスタQ3によりPチャネ
ルMOS電界効果トランジスタQ2のゲート電圧を切換
えるためである。
Note that the reference voltage 8 is set to a voltage (Vdd + Vt).
The reason for setting to p) is that if the P-channel MOS field-effect transistor Q3 does not exist, the voltage (Vdd
+ Vtp) and the P-channel MOS field effect transistor Q
2, the gate voltage of the P-channel MOS field-effect transistor Q2 is switched by the P-channel MOS field-effect transistor Q3 with this voltage as a boundary.

【0032】さらに、時刻t5を過ぎると、電圧検出回
路4の入力端子5の電圧は基準電圧8(Vdd+Vt
p)よりも低くなるため、再び、出力端子6は高電位電
源Vddの電圧を出力し、電圧V3もVddとなり、P
チャネルMOS電界効果トランジスタQ3はオフ状態に
なる。
Further, after the time t5, the voltage of the input terminal 5 of the voltage detection circuit 4 becomes the reference voltage 8 (Vdd + Vt).
p), the output terminal 6 outputs the voltage of the high potential power supply Vdd again, the voltage V3 also becomes Vdd, and P
The channel MOS field effect transistor Q3 is turned off.

【0033】また、電圧V2もVddとなるから、Pチ
ャネルMOS電界効果トランジスタQ2はオフ状態のま
まである。従って電流I1は0である。
Since the voltage V2 also becomes Vdd, the P-channel MOS field effect transistor Q2 remains off. Therefore, the current I1 is zero.

【0034】以上のように、結局、時刻t2まで、及び
時刻t5以降では、PチャネルMOS電界効果トランジ
スタQ2のゲート電圧はVddであるから、Pチャネル
MOS電界効果トランジスタQ2は静電気の放電素子と
して機能する。
As described above, since the gate voltage of the P-channel MOS field effect transistor Q2 is Vdd until time t2 and after time t5, the P-channel MOS field effect transistor Q2 functions as an electrostatic discharge element. I do.

【0035】即ち、低電位電源Vssに対して電圧入力
端子2に高電位電源Vddを超える正極性の静電気が入
力されると、PチャネルMOS電界効果トランジスタQ
2のドレイン電極22をエミッタ電極とし、ソース電極
23をコレクタ電極とし、バックゲート電極24をベー
ス電極とする寄生PNPバイポーラトランジスタのエミ
ッタコレクタ路が導通し、さらにPチャネルMOS電界
効果トランジスタQ2がオンしてソースドレイン路が導
通することにより、静電気は高電位電源Vddに放電さ
れ、電圧入力端子2の静電気耐圧は確保される。
That is, when positive static electricity exceeding the high potential power supply Vdd is input to the voltage input terminal 2 with respect to the low potential power supply Vss, the P-channel MOS field effect transistor Q
The emitter-collector path of the parasitic PNP bipolar transistor having the drain electrode 22 as the emitter electrode, the source electrode 23 as the collector electrode, and the back gate electrode 24 as the base electrode conducts, and the P-channel MOS field-effect transistor Q2 turns on. As a result, the static electricity is discharged to the high potential power supply Vdd, and the withstand voltage of the static electricity of the voltage input terminal 2 is secured.

【0036】また、時刻t2から時刻t5までの書込み
動作時に、電圧入力端子2に高電位電源Vddを超える
高電圧Vppが入力されても、静電気の放電素子である
PチャネルMOS電界効果トランジスタQ2は常にオフ
状態のままであり、高電位電源Vddに対して短絡が発
生することがない。
Further, during the writing operation from time t2 to time t5, even if a high voltage Vpp exceeding the high potential power supply Vdd is input to the voltage input terminal 2, the P-channel MOS field effect transistor Q2, which is an electrostatic discharge element, The off state is always maintained, and no short circuit occurs to the high potential power supply Vdd.

【0037】図5は、本発明の第2の実施の形態の入力
保護回路の構成図である。なお、図5において、図1に
示す本発明の第1の実施の形態の入力保護回路と同一の
構成部分には同一の符号を付して、その詳しい説明を省
略する。
FIG. 5 is a configuration diagram of an input protection circuit according to a second embodiment of the present invention. In FIG. 5, the same components as those of the input protection circuit according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0038】図5に示すように、本発明の第2の実施の
形態の入力保護回路は、放電回路13と、電圧検出回路
4とから構成されている。
As shown in FIG. 5, the input protection circuit according to the second embodiment of the present invention comprises a discharge circuit 13 and a voltage detection circuit 4.

【0039】放電回路13において、図1に示す本発明
の第1の実施の形態の入力保護回路の放電回路3と異な
る構成部分は、抵抗R2がダイオードD1で置き換えら
れ、PチャネルMOS電界効果トランジスタQ12のソ
ース電極にダイオードD2が追加されている部分であ
る。
In the discharge circuit 13, a different part from the discharge circuit 3 of the input protection circuit according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1 is that a resistor R2 is replaced by a diode D1 and a P-channel MOS field effect transistor. This is a portion where the diode D2 is added to the source electrode of Q12.

【0040】PチャネルMOS電界効果トランジスタQ
12のゲート電極及びバックゲート電極は共にダイオー
ドD1のカソード電極に接続され、ダイオードD1のア
ノード電極は高電位電源Vddに接続されている。
P channel MOS field effect transistor Q
Twelve gate electrodes and back gate electrodes are both connected to the cathode electrode of the diode D1, and the anode electrode of the diode D1 is connected to the high potential power supply Vdd.

【0041】また、PチャネルMOS電界効果トランジ
スタQ12のソース電極はダイオードD2のカソード電
極に接続され、ダイオードD2のアノード電極は高電位
電源Vddに接続されている。
The source electrode of the P-channel MOS field effect transistor Q12 is connected to the cathode electrode of the diode D2, and the anode electrode of the diode D2 is connected to the high potential power supply Vdd.

【0042】なお、PチャネルMOS電界効果トランジ
スタQ13は、図1に示す本発明の第1の実施の形態の
入力保護回路の放電回路3のPチャネルMOS電界効果
トランジスタQ3と同一である。
The P-channel MOS field-effect transistor Q13 is the same as the P-channel MOS field-effect transistor Q3 of the discharge circuit 3 of the input protection circuit according to the first embodiment of the present invention shown in FIG.

【0043】次に、本発明の第2の実施の形態の入力保
護回路の動作について図5を参照して説明する。電圧入
力端子2に書込みパルス電圧が印加されたときのPチャ
ネルMOS電界効果トランジスタQ12,Q13の動作
について、図1に示す本発明の第1の実施の形態の入力
保護回路の動作と異なる部分は、ダイオードD1,D2
の順方向閾値をVdとして、PチャネルMOS電界効果
トランジスタQ13がオフ状態のときに、PチャネルM
OS電界効果トランジスタQ12のゲート電極及びバッ
クゲート電極のプルアップ電圧がVdd−Vdとなり、
ダイオードD1の電圧降下の補償用であるダイオードD
2により、PチャネルMOS電界効果トランジスタQ1
2のソース電極の電圧もVdd−Vdとなる部分のみで
ある。
Next, the operation of the input protection circuit according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The operation of P-channel MOS field-effect transistors Q12 and Q13 when a write pulse voltage is applied to voltage input terminal 2 differs from the operation of the input protection circuit of the first embodiment of the present invention shown in FIG. , Diodes D1, D2
Is set to Vd, and when the P-channel MOS field-effect transistor Q13 is off, the P-channel MOS
The pull-up voltage of the gate electrode and the back gate electrode of the OS field effect transistor Q12 becomes Vdd-Vd,
Diode D for compensating for the voltage drop of diode D1
2, the P-channel MOS field effect transistor Q1
The voltage of the source electrode of No. 2 is also only the portion where Vdd-Vd is obtained.

【0044】従って、電圧V11を電圧入力端子2の電
圧とし、電圧V11’を抵抗R1の内部回路1側の一端
の電圧とし、電圧V12をPチャネルMOS電界効果ト
ランジスタQ12のゲート電圧とし、電圧V13をPチ
ャネルMOS電界効果トランジスタQ13のゲート電圧
とし、電流I11をPチャネルMOS電界効果トランジ
スタQ12に流れる電流とすると、電圧V11は図1に
示す電圧V1と等しく、電圧V11’も電圧V1’と等
しく、電圧V12はPチャネルMOS電界効果トランジ
スタQ13がオフ状態のとき電圧V2−Vdとなり、電
圧V13は電圧V3と等しく、電流I11も電流I1と
等しい。
Accordingly, the voltage V11 is the voltage at the voltage input terminal 2, the voltage V11 'is the voltage at one end of the resistor R1 on the side of the internal circuit 1, the voltage V12 is the gate voltage of the P-channel MOS field effect transistor Q12, and the voltage V13 Is the gate voltage of the P-channel MOS field-effect transistor Q13 and the current I11 is the current flowing through the P-channel MOS field-effect transistor Q12, the voltage V11 is equal to the voltage V1 shown in FIG. 1, and the voltage V11 'is also equal to the voltage V1'. , Voltage V12 becomes voltage V2-Vd when P-channel MOS field effect transistor Q13 is off, voltage V13 is equal to voltage V3, and current I11 is also equal to current I1.

【0045】以上のように、電圧入力端子2に高電位電
源Vddを超える高電圧Vppが入力されても、静電気
の放電素子であるPチャネルMOS電界効果トランジス
タQ12は常にオフ状態のままであり、高電位電源Vd
dに対して短絡が発生することがない。
As described above, even when the high voltage Vpp exceeding the high potential power supply Vdd is input to the voltage input terminal 2, the P-channel MOS field effect transistor Q12, which is an electrostatic discharge element, is always kept in the off state. High potential power supply Vd
No short circuit occurs for d.

【0046】また、低電位電源Vssに対して電圧入力
端子2に高電位電源Vddを超える正極性の静電気が印
加されたとき、PチャネルMOS電界効果トランジスタ
Q12のドレイン電極をエミッタ電極とし、ソース電極
をコレクタ電極とし、バックゲート電極をベース電極と
する寄生PNPバイポーラトランジスタのエミッタコレ
クタ路が導通し、さらにPチャネルMOS電界効果トラ
ンジスタQ12がオンしてソースドレイン路が導通し、
さらにダイオードD2がブレークダウンすることによ
り、静電気は高電位電源Vddに放電され、電圧入力端
子2の静電気耐圧は確保される。
When positive static electricity exceeding the high potential power supply Vdd is applied to the voltage input terminal 2 with respect to the low potential power supply Vss, the drain electrode of the P-channel MOS field effect transistor Q12 is used as the emitter electrode, and the source electrode is used as the source electrode. Is a collector electrode, the emitter-collector path of a parasitic PNP bipolar transistor having a back gate electrode as a base electrode is conductive, the P-channel MOS field effect transistor Q12 is turned on and the source-drain path is conductive,
Further, the breakdown of the diode D2 discharges the static electricity to the high potential power supply Vdd, and the static electricity withstand voltage of the voltage input terminal 2 is secured.

【0047】また、抵抗R2をダイオードD1で置き換
えたことにより、電圧V12がVdd以上に上昇したと
きダイオードD1は逆バイアスとなり、バイアス電流が
流れないため、電圧入力端子の入力抵抗を高くすること
ができる。
Further, by replacing the resistor R2 with the diode D1, when the voltage V12 rises to Vdd or more, the diode D1 becomes reverse-biased and no bias current flows, so that the input resistance of the voltage input terminal can be increased. it can.

【0048】[0048]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の入力保護
回路による第1の効果は、電圧入力端子の静電気耐圧を
確保することができ、しかもPROM書き込み動作など
の通常動作時において、電圧入力端子に高電位電源Vd
dより高い電圧が印加されたときでも、電圧入力端子と
高電位電源Vddとの短絡が発生しないことである。
As described above, the first effect of the input protection circuit according to the present invention is that the electrostatic withstand voltage of the voltage input terminal can be ensured, and that the voltage input terminal can be used during normal operation such as PROM write operation. High potential power supply Vd
Even when a voltage higher than d is applied, a short circuit between the voltage input terminal and the high-potential power supply Vdd does not occur.

【0049】さらに、第2の効果は、PROM書き込み
動作などの通常動作時において、電圧入力端子の入力抵
抗を高くすることができることである。
A second effect is that the input resistance of the voltage input terminal can be increased during a normal operation such as a PROM write operation.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態の入力保護回路の構
成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of an input protection circuit according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施の形態の入力保護回路の電
圧検出回路の構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram of a voltage detection circuit of the input protection circuit according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施の形態の入力保護回路の要
部の断面構造の説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram of a cross-sectional structure of a main part of the input protection circuit according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第1の実施の形態の入力保護回路の動
作の説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of an operation of the input protection circuit according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第2の実施の形態の入力保護回路の構
成図である。
FIG. 5 is a configuration diagram of an input protection circuit according to a second embodiment of the present invention.

【図6】従来例の入力保護回路の構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram of a conventional input protection circuit.

【図7】他の従来例の入力保護回路の構成図である。FIG. 7 is a configuration diagram of another conventional input protection circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 内部回路 2,5,6 端子 3,13 放電回路 4 電圧検出回路 7 電圧比較器 8 基準電圧 21,31 ゲート電極 22,32 ドレイン電極 23,33 ソース電極 24,34 バックゲート電極 25,35 Nウェル 40 P基板 Q1 NチャネルMOS電界効果トランジスタ Q2,Q3,Q12,Q13,Q22 PチャネルM
OS電界効果トランジスタ D1,D2 ダイオード R1,R2 抵抗
Reference Signs List 1 internal circuit 2, 5, 6 terminal 3, 13 discharge circuit 4 voltage detection circuit 7 voltage comparator 8 reference voltage 21, 31 gate electrode 22, 32 drain electrode 23, 33 source electrode 24, 34 back gate electrode 25, 35N Well 40 P substrate Q1 N channel MOS field effect transistor Q2, Q3, Q12, Q13, Q22 P channel M
OS field effect transistor D1, D2 Diode R1, R2 Resistance

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F038 BB02 BB09 BH02 BH05 BH06 BH07 BH12 BH15 DF17 DF20 EZ20 5F040 DA23 DA24 DC01 EA09 EC07 EF14 5F048 AA02 AB01 AB10 AC03 BE03 CC01 CC06 CC09 CC10 CC13 CC18 CC19  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F-term (reference)

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 外部から供給される電圧を内部回路に入
力するための電圧入力端子と電源との間に設置される放
電回路と、前記電圧入力端子の電圧を検出する電圧検出
回路とを備える入力保護回路であって、前記電圧検出回
路は、前記電圧入力端子の電圧が基準電圧を超えたと
き、前記放電回路の動作を停止させることを特徴とする
入力保護回路。
A discharge circuit provided between a voltage input terminal for inputting a voltage supplied from the outside to an internal circuit and a power supply; and a voltage detection circuit for detecting a voltage of the voltage input terminal. An input protection circuit, wherein the voltage detection circuit stops the operation of the discharge circuit when the voltage of the voltage input terminal exceeds a reference voltage.
【請求項2】 前記放電回路は、前記電圧入力端子と前
記電源との間にソースドレイン路が接続され、ゲート電
極及びバックゲート電極が抵抗を介して前記電源に接続
された電界効果トランジスタを備えることを特徴とする
請求項1記載の入力保護回路。
2. The discharge circuit includes a field effect transistor having a source / drain path connected between the voltage input terminal and the power supply, and a gate electrode and a back gate electrode connected to the power supply via a resistor. The input protection circuit according to claim 1, wherein:
【請求項3】 前記放電回路は、前記電圧入力端子にソ
ースドレイン路の一端が接続され、前記ソースドレイン
路の他端が逆バイアス方向の第1のダイオードを介して
前記電源に接続され、ゲート電極及びバックゲート電極
が逆バイアス方向の第2のダイオードを介して前記電源
に接続された電界効果トランジスタを備えることを特徴
とする請求項1記載の入力保護回路。
3. The discharge circuit, wherein one end of a source / drain path is connected to the voltage input terminal, and the other end of the source / drain path is connected to the power supply via a first diode in a reverse bias direction. 2. The input protection circuit according to claim 1, wherein an electrode and a back gate electrode include a field effect transistor connected to the power supply via a second diode in a reverse bias direction.
【請求項4】 前記放電回路は、前記電圧検出回路の出
力信号によりオン制御されたとき、前記電界効果トラン
ジスタの前記ゲート電極に前記電圧入力端子の電圧を与
えるスイッチ手段を備えることを特徴とする請求項2又
は請求項3記載の入力保護回路。
4. The discharge circuit further comprises switch means for applying a voltage of the voltage input terminal to the gate electrode of the field effect transistor when the discharge circuit is turned on by an output signal of the voltage detection circuit. The input protection circuit according to claim 2 or 3.
【請求項5】 前記電圧検出回路は、前記電圧入力端子
の電圧が前記基準電圧を超えたとき、前記スイッチ手段
をオン制御することを特徴とする請求項4記載の入力保
護回路。
5. The input protection circuit according to claim 4, wherein said voltage detection circuit turns on said switch means when the voltage of said voltage input terminal exceeds said reference voltage.
【請求項6】 前記基準電圧は、前記電源の電圧に前記
電界効果トランジスタの閾値を加えた電圧であることを
特徴とする請求項1記載の入力保護回路。
6. The input protection circuit according to claim 1, wherein said reference voltage is a voltage obtained by adding a threshold value of said field effect transistor to a voltage of said power supply.
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