JP2009212169A - Integrated circuit device and electronic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、集積回路の入力端子などに異常な電圧が印加されても集積回路が破壊されることを防止することができる集積回路装置および電子機器に関する。 The present invention relates to an integrated circuit device and an electronic apparatus that can prevent the integrated circuit from being destroyed even when an abnormal voltage is applied to an input terminal of the integrated circuit.
集積回路の入力端子に静電気放電などによる異常な電圧が印加されると、異常な電流が集積回路内を流れ、集積回路が破壊されることがある。このような異常な電圧が印加されても、集積回路が破壊されることを防止するための従来の技術として、以下のようなものがある。 When an abnormal voltage due to electrostatic discharge or the like is applied to the input terminal of the integrated circuit, an abnormal current may flow in the integrated circuit, and the integrated circuit may be destroyed. Conventional techniques for preventing the integrated circuit from being destroyed even when such an abnormal voltage is applied include the following.
たとえば、特許文献1に記載されている半導体集積回路のESD(Electrostatic
Discharge:静電気放電)保護構造は、入出力パッドから入る静電気を集積回路内の半導体素子を破壊することなくグランドに抜けるように、集積回路内に寄生SCR(Silicon
Controlled Rectifier:サイリスタ)からなるESD保護素子を形成することによって、静電気放電から集積回路を保護する。
For example, ESD (Electrostatic) of a semiconductor integrated circuit described in Patent Document 1
Discharge (electrostatic discharge) protection structure has a parasitic SCR (Silicon) in the integrated circuit so that the static electricity entering from the input / output pad can escape to the ground without destroying the semiconductor elements in the integrated circuit.
The integrated circuit is protected from electrostatic discharge by forming an ESD protection element comprising a Controlled Rectifier (thyristor).
特許文献2に記載されている静電放電の保護回路は、エミッタが、保護される端子に、コレクタが集積回路に対する電源線路に、そして、ベースがグランドにそれぞれ接続されているNPN型のバイポーラトランジスタを備える。特許文献3に記載されている作動増幅回路は、差動増幅回路の入力部にあるPNPトランジスタのベースに接続された端子と、前記端子に一端が接続され、他端に負極性信号が入力される正入力端子あるいは負入力端子が接続された複数個の抵抗の直列接続列と、前記直列接続列の一接続点にエミッタが接続され、コレクタおよびベースがグランドに接続されたトランジスタとを備える。
An electrostatic discharge protection circuit described in
図1は、従来の技術による集積回路9の回路構成を示す図である。集積回路9は、ESD保護素子91、信号処理回路92および入力端子93を備えている。信号処理回路92は、ベースが入力端子93に接続されているPNP型のトランジスタ(以下「PNPトランジスタ」という)921を備えている。入力端子93は、抵抗素子94を介して基板の入力端子(以下「基板入力端子」という)95に接続されている。ESD保護素子91は、コレクタが入力端子93に接続され、エミッタがグランドに接続され、ベースが抵抗素子912を介してグランドに接続されているNPN型のトランジスタ(以下「NPNトランジスタ」という)911と、一端がトランジスタ911のベースに接続され、他端がグランドに接続されている抵抗素子912と、カソードが電源Vccに接続され、アノードが入力端子93に接続されているダイオード913とを備えている。
FIG. 1 is a diagram showing a circuit configuration of an integrated
正極性のサージ電圧が基板入力端子95に印加されると、トランジスタ911がオン状態となり、入力端子93の電位の上昇を抑えるので、正極性のサージ電圧から集積回路を保護することができる。しかしながら、負極性のサージ電圧が基板入力端子95に印加されると、集積回路内に形成されている寄生トランジスタの影響で、回路が誤動作することがある。
When a positive surge voltage is applied to the
図2は、集積回路8に形成される寄生トランジスタを説明するための図である。集積回路8は、P型半導体からなる基板801に隣接してN型半導体から成るNウェル802,803が形成され、Nウェル802とNウェル803とはP型半導体の分離層804によって分離されている。Nウェルは、P型半導体からなる基板に隣接して形成されているN型半導体のことである。Nウェル802にはP型半導体805が形成され、P型半導体805にはN型半導体806が形成され、Nウェル802、P型半導体805およびN型半導体806によって、NPNトランジスタ81が形成されている。Nウェル803にはP型半導体807およびP型半導体807が形成され、Nウェル803、P型半導体807およびP型半導体807によって、PNPトランジスタ82が形成されている。さらに、P型半導体の基板801、Nウェル802およびNウェル803によって、寄生トランジスタ83が形成されている。
FIG. 2 is a diagram for explaining a parasitic transistor formed in the integrated
トランジスタ82のベースが入力端子93に接続されている場合、入力端子93に負極性のサージ電圧が印加されると、寄生トランジスタ83のコレクタに負極性のサージ電圧が印加されることになる。寄生トランジスタ83のコレクタつまりNウェル803に負極性のサージ電圧が印加されると、P型拡散とN型拡散との逆バイアスによって成立している寄生トランジスタ83のコレクタベース間の素子分離が保てなくなり、寄生トランジスタ83が動作し、集積回路8が誤動作することとなる。したがって、図1に示したトランジスタ911のコレクタがNウェルである場合、集積回路9が同様に誤動作することとなる。
When the base of the
従来の技術では、集積回路の入力端子に、クランプ回路、あるいはショットキーダイオードなどの外付け部品を接続することによって、負極性のサージ電圧から集積回路を保護しているが、外付け部品が必要であり、コスト削減および小型化の阻害要因となっている。 In the conventional technology, an external component such as a clamp circuit or a Schottky diode is connected to the input terminal of the integrated circuit to protect the integrated circuit from negative surge voltage. However, an external component is required. This is an obstacle to cost reduction and miniaturization.
本発明の目的は、外付け部品を用いることなく、入力端子に印加される負極性のサージ電圧による集積回路の破壊および誤動作を防止することができる集積回路装置および電子機器を提供することである。 An object of the present invention is to provide an integrated circuit device and an electronic apparatus that can prevent destruction and malfunction of an integrated circuit due to a negative surge voltage applied to an input terminal without using an external component. .
本発明(1)は、入力端子を有し、P型半導体から成る基板と、N型半導体から成り、前記基板に隣接して形成されているN型半導体部を一部に有し、隣接するN型半導体部の間にP型半導体から成るP型半導体部が介在されて構成されている複数の回路形成素子とを備え、入力端子から入力される信号に応じて動作する集積回路部と、
一端が前記入力端子に接続されている抵抗と、コレクタが前記集積回路部に供給される電源に接続され、エミッタが前記入力端子に接続され、ベースが前記抵抗の他端に接続されているNPN型のトランジスタとを備え、前記基板上に形成されて、前記集積回路部とともに集積化して形成されている保護回路部とを含み、
複数の前記回路形成素子のうち前記入力端子に接続されている回路形成素子は、前記基板に隣接する前記N型半導体部を除く残余の部分において、前記入力端子に接続されていることを特徴とする集積回路装置である。
The present invention (1) has an input terminal, a substrate made of a P-type semiconductor, and an N-type semiconductor portion made of an N-type semiconductor and formed adjacent to the substrate. An integrated circuit portion that operates in response to a signal input from an input terminal, and includes a plurality of circuit forming elements configured by interposing a P-type semiconductor portion made of a P-type semiconductor between N-type semiconductor portions,
A resistor having one end connected to the input terminal, a collector connected to a power source supplied to the integrated circuit unit, an emitter connected to the input terminal, and a base connected to the other end of the resistor And a protection circuit portion formed on the substrate and integrated with the integrated circuit portion, and a protection circuit portion formed on the substrate.
A circuit forming element connected to the input terminal among the plurality of circuit forming elements is connected to the input terminal in a remaining portion excluding the N-type semiconductor portion adjacent to the substrate. Integrated circuit device.
また本発明(5)は、入力端子と、入力端子から入力される信号に応じて動作する集積回路部と、前記入力端子に印加される異常な電圧から前記集積回路部を保護する保護回路部とを備えている集積回路装置であって、
前記保護回路部は、
一端が前記入力端子に接続されている第1の抵抗と、
コレクタが前記集積回路部に供給される電源に接続され、エミッタが前記入力端子に接続され、ベースが前記第1の抵抗の他端に接続されている第1のNPN型のトランジスタと、
一端が前記入力端子に接続され、他端が前記集積回路部に接続されている第2の抵抗と、
エミッタが前記集積回路部に接続され、コレクタが前記電源に接続され、ベースに予め定める電位が与えられている第2のNPN型のトランジスタとを備えていることを特徴とする集積回路装置である。
Further, the present invention (5) includes an input terminal, an integrated circuit unit that operates in response to a signal input from the input terminal, and a protection circuit unit that protects the integrated circuit unit from an abnormal voltage applied to the input terminal. An integrated circuit device comprising:
The protection circuit unit is
A first resistor having one end connected to the input terminal;
A first NPN-type transistor having a collector connected to a power source supplied to the integrated circuit unit, an emitter connected to the input terminal, and a base connected to the other end of the first resistor;
A second resistor having one end connected to the input terminal and the other end connected to the integrated circuit unit;
An integrated circuit device comprising: an emitter connected to the integrated circuit portion; a collector connected to the power supply; and a second NPN transistor having a predetermined potential applied to a base. .
また本発明(6)は、前記集積回路装置を用いていることを特徴とする電子機器である。 The present invention (6) is an electronic apparatus characterized by using the integrated circuit device.
本発明(1)によれば、入力端子を有し、P型半導体から成る基板と、N型半導体から成り、前記基板に隣接して形成されているN型半導体部を一部に有し、隣接するN型半導体部の間にP型半導体から成るP型半導体部が介在されて構成されている複数の回路形成素子とを備えている集積回路部は、入力端子から入力される信号に応じて動作する。 According to the present invention (1), a substrate having an input terminal and made of a P-type semiconductor and an N-type semiconductor portion made of an N-type semiconductor and formed adjacent to the substrate are partly provided. An integrated circuit portion including a plurality of circuit forming elements configured by interposing a P-type semiconductor portion made of a P-type semiconductor between adjacent N-type semiconductor portions, according to a signal input from an input terminal Works.
一端が前記入力端子に接続されている抵抗と、コレクタが前記集積回路部に供給される電源に接続され、エミッタが前記入力端子に接続され、ベースが前記抵抗の他端に接続されているNPN型のトランジスタとを備えている保護回路部は、前記基板上に形成されて、前記集積回路部とともに集積化して形成されている。そして、複数の前記回路形成素子のうち前記入力端子に接続されている回路形成素子は、前記基板に隣接する前記N型半導体部を除く残余の部分において、前記入力端子に接続されている。 A resistor having one end connected to the input terminal, a collector connected to a power source supplied to the integrated circuit unit, an emitter connected to the input terminal, and a base connected to the other end of the resistor A protection circuit portion including a type transistor is formed on the substrate and integrated with the integrated circuit portion. A circuit forming element connected to the input terminal among the plurality of circuit forming elements is connected to the input terminal in a remaining portion excluding the N-type semiconductor portion adjacent to the substrate.
したがって、入力端子に負極性のサージ電圧が印加されても、保護回路部によって、集積回路部に異常な電流が流れることを防止し、さらに集積回路部のN型半導体部に負極性の電圧が印加されることがないので、外付け部品を用いることなく、入力端子に印加される負極性のサージ電圧による集積回路部の破壊および誤動作を防止することができる。そして、外付け部品を用いる必要がないので、コスト削減および小型化を図ることができる。 Therefore, even if a negative surge voltage is applied to the input terminal, the protection circuit unit prevents abnormal current from flowing through the integrated circuit unit, and negative voltage is applied to the N-type semiconductor unit of the integrated circuit unit. Since no voltage is applied, the integrated circuit portion can be prevented from being broken and malfunctioning due to a negative surge voltage applied to the input terminal without using external components. And since it is not necessary to use external parts, cost reduction and size reduction can be achieved.
また本発明(5)によれば、集積回路装置は、入力端子と、入力端子から入力される信号に応じて動作する集積回路部と、前記入力端子に印加される異常な電圧から前記集積回路部を保護する保護回路部とを備えている。そして、前記保護回路部は、一端が前記入力端子に接続されている第1の抵抗と、コレクタが前記集積回路部に供給される電源に接続され、エミッタが前記入力端子に接続され、ベースが前記第1の抵抗の他端に接続されている第1のNPN型のトランジスタと、一端が前記入力端子に接続され、他端が前記集積回路部に接続されている第2の抵抗と、エミッタが前記集積回路部に接続され、コレクタが前記電源に接続され、ベースに予め定める電位が与えられている第2のNPN型のトランジスタとを備えている。 According to the invention (5), the integrated circuit device includes an input terminal, an integrated circuit unit that operates in response to a signal input from the input terminal, and an abnormal voltage applied to the input terminal. And a protection circuit part for protecting the part. The protection circuit unit includes a first resistor having one end connected to the input terminal, a collector connected to a power source supplied to the integrated circuit unit, an emitter connected to the input terminal, and a base A first NPN transistor connected to the other end of the first resistor; a second resistor having one end connected to the input terminal and the other end connected to the integrated circuit portion; and an emitter Is connected to the integrated circuit portion, a collector is connected to the power source, and a second NPN transistor having a predetermined potential applied to the base.
したがって、第1の抵抗および第1のNPN型のトランジスタからなるESD保護素子によって、前記集積回路部に異常な電流が流れることを防止し、第2の抵抗および第2のNPN型のトランジスタからなるクランプ回路によって、前記集積回路部の入力部が負電圧になることを防止することができる。すなわち、外付け部品を用いることなく、入力端子に印加される負極性のサージ電圧による集積回路部の破壊および誤動作を防止することができる。そして、外付け部品を用いる必要がないので、コスト削減および小型化を図ることができる。 Therefore, the ESD protection element composed of the first resistor and the first NPN transistor prevents the abnormal current from flowing through the integrated circuit section, and the second resistor and the second NPN transistor consist of the second resistor. The clamp circuit can prevent the input portion of the integrated circuit portion from becoming a negative voltage. That is, it is possible to prevent the integrated circuit portion from being destroyed and malfunctioning due to a negative surge voltage applied to the input terminal without using an external component. And since it is not necessary to use external parts, cost reduction and size reduction can be achieved.
また本発明(6)によれば、前記集積回路装置を用いているので、電子機器が用いる集積回路装置の入力端子に負サージが印加されても、集積回路装置が破壊されることも誤動作することもなく、負サージに対して強い電子機器を実現することができる。 Further, according to the present invention (6), since the integrated circuit device is used, even if a negative surge is applied to the input terminal of the integrated circuit device used by the electronic device, the integrated circuit device is also destroyed and malfunctions. It is possible to realize an electronic device that is resistant to negative surges.
図3は、本発明の実施の第1の形態である集積回路1の回路構成を示す図である。集積回路装置である集積回路1は、ESD保護素子11および信号処理回路12および入力端子13を備えている。集積回路部である信号処理回路12は、コンパレータあるいはアンプなどの回路であり、入力端子13を有し、コンパレータあるいはアンプなどの回路の入力部が入力端子13に接続されている。入力端子13は、抵抗素子14を介して基板の入力端子(以下「基板入力端子」という)15に接続されている。
FIG. 3 is a diagram showing a circuit configuration of the integrated circuit 1 according to the first embodiment of the present invention. An integrated circuit 1 that is an integrated circuit device includes an
保護回路部であるESD保護素子11は、エミッタが入力端子13に接続され、コレクタが電源Vccに接続され、ベースが抵抗素子112を介して入力端子13に接続されているNPN型のトランジスタ(以下「NPNトランジスタ」という)111と、一端がトランジスタ111のベースに接続され、他端が入力端子13に接続されている抵抗である抵抗素子112とを備えている。電源Vccは、集積回路1に電力を供給する電源であり、バッテリーなどの直流電源、あるいはその直流電源の電圧を降圧した電源である。
The
集積回路1は、P型半導体から成る基板と、N型半導体から成り、前記基板に隣接して形成されているN型半導体部を一部に有し、隣接するN型半導体部の間にP型半導体から成るP型半導体部が介在されて構成されている複数の回路形成素子とを備え、入力端子13から入力される信号に応じて動作する。以下、P型半導体からなる基板に隣接して形成されているN型半導体部をNウェルという。 The integrated circuit 1 includes a substrate made of a P-type semiconductor and an N-type semiconductor portion made of an N-type semiconductor and formed adjacent to the substrate, and P between the adjacent N-type semiconductor portions. And a plurality of circuit forming elements configured by interposing a P-type semiconductor portion made of a type semiconductor, and operates in accordance with a signal input from the input terminal 13. Hereinafter, an N-type semiconductor portion formed adjacent to a substrate made of a P-type semiconductor is referred to as an N well.
P型半導体から成る基板は、たとえば図2に示した基板801であり、N型半導体から成り、前記基板に隣接して形成されているN型半導体部は、たとえば図2に示したNウェル802およびNウェル803であり、隣接するN型半導体部の間にP型半導体から成るP型半導体部は、たとえば図2に示したP型半導体804であり、回路形成素子は、たとえばNウェル802、Nウェル803、P型半導体804、P型半導体805、N型半導体806、P型半導体807およびP型半導体807である。
The substrate made of the P-type semiconductor is, for example, the
ESD保護素子11および信号処理回路12は、集積回路1内に形成されている半導体素子であるが、集積回路1を形成する回路形成素子のうち入力端子13に接続されている回路形成素子は、Nウェルを除く残余の部分である。したがって、集積回路1は、入力端子13にNウェルが接続されていないので、基板入力端子15に負極性のサージ電圧(以下「負サージ」という)が印加されても、集積回路1に形成されているNウェルに負電圧が印加されることがなく、集積回路1の寄生トランジスタによる誤動作を防止することができる。さらに、入力端子13に負サージが印加されても、ESD保護素子11によって、異常な電流が信号処理回路12に流れることを防止し、集積回路2が破壊されることを防止することができる。
The
このように、入力端子13を有し、P型半導体から成る基板と、N型半導体から成り、前記基板に隣接して形成されているNウェルを一部に有し、隣接するNウェルの間にP型半導体から成るP型半導体部が介在されて構成されている複数の回路形成素子とを備えている信号処理回路12は、入力端子13から入力される信号に応じて動作する。
As described above, the substrate having the input terminal 13 and made of a P-type semiconductor and the N-well made of an N-type semiconductor and formed adjacent to the substrate are partially provided between the adjacent N-wells. The
一端が入力端子13に接続されている抵抗素子112と、コレクタが信号処理回路12に供給される電源Vccに接続され、エミッタが入力端子13に接続され、ベースが抵抗素子112の他端に接続されているNPN型のトランジスタ111とを備えているESD保護素子11は、、前記基板上に形成されて、信号処理回路12とともに集積化して形成されている。そして、複数の回路形成素子のうち入力端子13に接続されている回路形成素子は、前記基板に隣接するNウェルを除く残余の部分において、入力端子13に接続されている。
One end of the
したがって、入力端子13に負極性のサージ電圧が印加されても、ESD保護素子11によって、信号処理回路12に異常な電流が流れることを防止し、さらに集積回路1のNウェルに負極性の電圧が印加されることがないので、外付け部品を用いることなく、入力端子に印加される負極性のサージ電圧による集積回路1の破壊および誤動作を防止することができる。そして、外付け部品を用いる必要がないので、コスト削減および小型化を図ることができる。
Therefore, even if a negative surge voltage is applied to the input terminal 13, the
図4は、本発明の実施の第2の形態である集積回路2の回路構成を示す図である。集積回路装置である集積回路2は、ESD保護素子21および信号処理回路22を備えている。集積回路部である信号処理回路22は、コンパレータあるいはアンプなどの回路であり、入力端子23を有し、コンパレータあるいはアンプなどの回路の入力部が入力端子23に接続されている。入力端子23は、抵抗素子24を介して基板入力端子25に接続されている。
FIG. 4 is a diagram showing a circuit configuration of the
保護回路部であるESD保護素子21は、エミッタが入力端子23に接続され、コレクタが電源Vccに接続され、ベースが抵抗素子212を介して入力端子13に接続されているNPNトランジスタ211と、一端がトランジスタ211のベースに接続され、他端が入力端子23に接続されている抵抗である抵抗素子212と、カソードが電源Vccに接続され、アノードが入力端子23に接続されているダイオード213とを備えている。電源Vccは、集積回路2に電力を供給する電源であり、バッテリーなどの直流電源、あるいはその直流電源の電圧を降圧した電源である。
The
集積回路2は、集積回路1と同様に、P型半導体から成る基板と、N型半導体から成り、前記基板に隣接して形成されているN型半導体部を一部に有し、隣接するN型半導体部の間にP型半導体から成るP型半導体部が介在されて構成されている複数の回路形成素子とを備え、入力端子23から入力される信号に応じて動作する。
Similar to the integrated circuit 1, the
ESD保護素子21および信号処理回路22は、集積回路2内に形成されている半導体素子であるが、集積回路2を形成する回路形成素子のうち入力端子23に接続されている回路形成素子は、Nウェルを除く残余の部分である。したがって、集積回路2は、入力端子23にNウェルが接続されていないので、基板入力端子25に負サージが印加されても、集積回路2に形成されているNウェルに負電圧が印加されることがなく、集積回路2の寄生トランジスタによる誤動作を防止することができる。さらに、入力端子23に負サージが印加されても、ESD保護素子21によって、異常な電流が信号処理回路22に流れることを防止し、集積回路2が破壊されることを防止することができる。
The
このように、ESD保護素子21は、カソードが電源Vccに接続され、アノードが入力端子23に接続されているダイオード213をさらに備えているので、正極性のサージ電圧が印加された場合のESD耐力を向上することができる。
As described above, the
図5は、本発明の実施の第3の形態である集積回路3の回路構成を示す図である。集積回路装置である集積回路3は、ESD保護素子31,32および信号処理回路33を備えている。集積回路部である信号処理回路33は、入力端子34,35と、入力端子34,35にそれぞれのベースが接続されているトランジスタが、NPNトランジスタ331,332からなるコンパレータあるいはアンプなどの回路とを備えている。入力端子34は、抵抗素子36を介して基板入力端子38に接続され、入力端子35は、抵抗素子37を介して基板入力端子39に接続されている。
FIG. 5 is a diagram showing a circuit configuration of an
保護回路部であるESD保護素子31,32は、図3に示したESD保護素子11と同じ回路構成であり、重複を避けるために回路構成の説明は省略する。ESD保護素子31のトランジスタ311のエミッタが入力端子34およびトランジスタ331のベースに接続され、ESD保護素子32のトランジスタ321のエミッタが入力端子35およびトランジスタ332のベースに接続されている。電源Vccは、集積回路3に電力を供給する電源であり、バッテリーなどの直流電源、あるいはその直流電源の電圧を降圧した電源である。
The
集積回路3は、集積回路1と同様に、P型半導体から成る基板と、N型半導体から成り、前記基板に隣接して形成されているN型半導体部を一部に有し、隣接するN型半導体部の間にP型半導体から成るP型半導体部が介在されて構成されている複数の回路形成素子とを備え、入力端子34,35から入力される信号に応じて動作する。
Similar to the integrated circuit 1, the
ESD保護素子31,32および信号処理回路33は、集積回路3内に形成されている半導体素子であるが、集積回路3を形成する回路形成素子のうち入力端子34,35に接続されている回路形成素子は、Nウェルを除く残余の部分である。したがって、集積回路3は、入力端子34,35にNウェルが接続されていないので、基板入力端子38,39に負サージが印加されても、集積回路3に形成されているNウェルに負電圧が印加されることがなく、集積回路3の寄生トランジスタによる誤動作を防止することができる。さらに、入力端子34,35に負サージが印加されても、ESD保護素子31,32によって、異常な電流が信号処理回路33に流れることを防止し、集積回路3が破壊されることを防止することができる。
The
このように、信号処理回路33は、2つの前記入力端子34,35と、ベースが2つの入力端子34,35のそれぞれに接続されている差動型の2つのNPNトランジスタ331,332とを備え、ESD保護素子31,32は、2つの入力端子34,35のそれぞれに個別に設けられている。したがって、NTNトランジスタ331,332を用いたコンパレータあるいはアンプなどの差動型の信号処理回路33に対しても、外付け部品を用いることなく、集積回路3の入力端子34,35に印加される負極性のサージ電圧による集積回路3の破壊および誤動作を防止することができる。
Thus, the
図6は、本発明の実施の第4の形態である集積回路4の回路構成を示す図である。集積回路装置である集積回路4は、ESD保護素子41,42および信号処理回路43を備えている。集積回路部である信号処理回路43は、入力端子44,45と、入力端子44,45にそれぞれのエミッタが接続されているトランジスタが、PNP型のトランジスタ(以下「PNPトランジスタ」という)431,432からなるコンパレータあるいはアンプなどの回路とを備えている。入力端子44は、抵抗素子46を介して基板入力端子48に接続され、入力端子45は、抵抗素子47を介して基板入力端子49に接続されている。
FIG. 6 is a diagram showing a circuit configuration of an
保護回路部であるESD保護素子41,42は、図3に示したESD保護素子11と同じ回路構成であり、重複を避けるために回路構成の説明は省略する。ESD保護素子41のトランジスタ411のエミッタが入力端子44およびトランジスタ431のエミッタに接続され、ESD保護素子42のトランジスタ421のエミッタが入力端子45およびトランジスタ432のエミッタに接続されている。電源Vccは、集積回路4に電力を供給する電源であり、バッテリーなどの直流電源、あるいはその直流電源の電圧を降圧した電源である。
The
集積回路4は、集積回路1と同様に、P型半導体から成る基板と、N型半導体から成り、前記基板に隣接して形成されているN型半導体部を一部に有し、隣接するN型半導体部の間にP型半導体から成るP型半導体部が介在されて構成されている複数の回路形成素子とを備え、入力端子44,45から入力される信号に応じて動作する。
Similar to the integrated circuit 1, the
ESD保護素子41,42および信号処理回路43は、集積回路4内に形成されている半導体素子であるが、集積回路4を形成する回路形成素子のうち入力端子44,45に接続されている回路形成素子は、Nウェルを除く残余の部分である。したがって、集積回路4は、入力端子44,45にNウェルが接続されていないので、基板入力端子48,49に負サージが印加されても、集積回路4に形成されているNウェルに負電圧が印加されることがなく、集積回路4の寄生トランジスタによる誤動作を防止することができる。さらに、入力端子44,45に負サージが印加されても、ESD保護素子41,42によって、異常な電流が信号処理回路43に流れることを防止し、集積回路4が破壊されることを防止することができる。
The
このように、信号処理回路43は、2つの入力端子44,45と、エミッタが2つの入力端子44,45のそれぞれに接続されている差動型の2つのPNP型のトランジスタ431,432とを備え、ESD保護素子41,42は、2つの入力端子44,45のそれぞれに個別に設けられている。したがって、PNPトランジスタ431,432を用いたコンパレータあるいはアンプなどの差動型の信号処理回路43に対しても、外付け部品を用いることなく、入力端子44,45に印加される負極性のサージ電圧による集積回路4の破壊および誤動作を防止することができる。
In this way, the
図7は、本発明の実施の第5の形態である集積回路5の回路構成を示す図である。集積回路装置である集積回路5は、保護回路51,52および信号処理回路53を備えている。集積回路部である信号処理回路53は、入力端子54,55と、入力端子54,55にそれぞれのベースが接続されているトランジスタが、PNPトランジスタ531,532からなるコンパレータあるいはアンプなどの回路とを備えている。入力端子54は、抵抗素子56を介して基板入力端子58に接続され、入力端子55は、抵抗素子57を介して基板入力端子59に接続されている。
FIG. 7 is a diagram showing a circuit configuration of an
保護回路部である保護回路51は、トランジスタ511,514、抵抗素子512,513、および定電圧源515を備えている。第1のNPN型のトランジスタであるトランジスタ511および第1の抵抗である抵抗素子512は、ESD保護素子を構成する。トランジスタ511および抵抗素子512から構成されるESD保護素子は、図3に示したESD保護素子11と同じ回路構成であり、重複を避けるために回路構成の説明は省略する。トランジスタ511のエミッタが入力端子54および抵抗素子513の一端に接続されている。
A
第2の抵抗である抵抗素子513、第2のNPN型のトランジスタであるトランジスタ514および定電圧源515は、クランプ回路を構成する。抵抗素子513の一端は、入力端子54に接続され、他端は、トランジスタ514のエミッタおよびトランジスタ531のベースに接続されている。トランジスタ514は、NPNトランジスタであり、コレクタが電源Vccに接続され、ベースが定電圧源515に接続されている。
The
電源Vccは、集積回路5に電力を供給する電源であり、バッテリーなどの直流電源、あるいはその直流電源の電圧を降圧した電源である。定電圧源515は、たとえば電源Vccの電圧を直列に接続する抵抗によって抵抗分割した電圧であり、入力端子54に負電圧が印加されたときに、トランジスタ514がオン状態となる電位に設定されている。
The power source Vcc is a power source that supplies power to the
保護回路部である保護回路52は、トランジスタ521,524、抵抗素子522,523、および定電圧源525を備えている。トランジスタ521,524、抵抗素子522,523、および定電圧源525は、それぞれ保護回路51のトランジスタ511,514、抵抗素子512,513、および定電圧源515に対応し、保護回路52の回路構成は、保護回路51の回路構成と同じであり、重複を避けるために保護回路52の回路構成の説明は省略する。抵抗素子523の一端は、入力端子55に接続され、他端は、トランジスタ524のエミッタおよびトランジスタ532のベースに接続されている。
A
集積回路5は、集積回路1と同様に、P型半導体から成る基板と、N型半導体から成り、前記基板に隣接して形成されているN型半導体部を一部に有し、隣接するN型半導体部の間にP型半導体から成るP型半導体部が介在されて構成されている複数の回路形成素子とを備え、入力端子54,55から入力される信号に応じて動作する。
Similar to the integrated circuit 1, the
基板入力端子58,59に負サージが印加されても、保護回路51,52のクランプ回路によって、信号処理回路53の入力部が負電圧になることがなく、信号処理回路53の入力部すなわちトランジスタ531,532のベースがNウェルの回路形成素子で形成されていても、集積回路5の寄生トランジスタによる誤動作を防止することができる。さらに、入力端子54,55に負サージが印加されても、保護回路51,52のESD保護素子によって、異常な電流が信号処理回路53に流れることを防止し、集積回路5が破壊されることを防止することができる。
Even if a negative surge is applied to the
このように、集積回路5は、入力端子54,55と、入力端子54,55から入力される信号に応じて動作する信号処理回路53と、入力端子54,55に印加される異常な電圧から信号処理回路53を保護する保護回路51,52とを備えている。そして、保護回路51,52は、一端が入力端子54,55に接続されている抵抗素子512,522と、コレクタが信号処理回路53に供給される電源Vccに接続され、エミッタが入力端子54,55に接続され、ベースが抵抗素子512,523の他端に接続されているNPN型のトランジスタトランジスタ511,521と、一端が入力端子54,55に接続され、他端が信号処理回路53に接続されている抵抗素子513,523と、エミッタが信号処理回路53に接続され、コレクタが電源Vccに接続され、ベースに定電圧源515,525の電位が与えられているNPN型のトランジスタ514,524とを備えている。
As described above, the
すなわち、抵抗素子512,522およびトランジスタトランジスタ511,521からなるESD保護素子によって、信号処理回路53に異常な電流が流れることを防止し、抵抗素子513,523およびトランジスタ514,524からなるクランプ回路によって、信号処理回路53の入力部が負電圧になることを防止することができる。したがって、外付け部品を用いることなく、入力端子54,55に印加される負極性のサージ電圧による集積回路5の破壊および誤動作を防止することができる。そして、外付け部品を用いる必要がないので、コスト削減および小型化を図ることができる。
That is, the ESD protection element including the
集積回路1〜5は、電子機器、たとえば車両に搭載されるナビゲーション装置あるいはオーディオ装置などの機器に適用することができる。 The integrated circuits 1 to 5 can be applied to electronic devices such as navigation devices or audio devices mounted on vehicles.
このように、集積回路1〜5のうちのいずれかの集積回路を用いるので、電子機器が用いる集積回路の入力端子に負サージが印加されても、集積回路が破壊されることも誤動作することもなく、負サージに対して強い電子機器を実現することができる。 As described above, since any one of the integrated circuits 1 to 5 is used, even if a negative surge is applied to the input terminal of the integrated circuit used by the electronic device, the integrated circuit may be destroyed or malfunction. Therefore, it is possible to realize an electronic device that is strong against negative surges.
1〜5,8,9 集積回路
11,21,31,32,41,42,91 ESD保護素子
12,22,33,43,53,92 信号処理回路
13,23,34,35,44,45,54,55,93 入力端子
14,24,36,37,46,47,56,57,94,112,212,312,322,412,422,512,522,513,523,912 抵抗素子
15,25,38,39,48,49,58,59,94 基板入力端子
51,52 保護回路
81,111,211,311,321,331,332,411,421,511,514,521,524,911 NPNトランジスタ
82,431,432,531,532,921 PNPトランジスタ
83 寄生NPNトランジスタ
213,913 ダイオード
515,525 定電圧源
1 to 5, 8, 9
Claims (6)
一端が前記入力端子に接続されている抵抗と、コレクタが前記集積回路部に供給される電源に接続され、エミッタが前記入力端子に接続され、ベースが前記抵抗の他端に接続されているNPN型のトランジスタとを備え、前記基板上に形成されて、前記集積回路部とともに集積化して形成されている保護回路部とを含み、
複数の前記回路形成素子のうち前記入力端子に接続されている回路形成素子は、前記基板に隣接する前記N型半導体部を除く残余の部分において、前記入力端子に接続されていることを特徴とする集積回路装置。 A substrate having an input terminal and made of a P-type semiconductor and an N-type semiconductor portion made of an N-type semiconductor and formed adjacent to the substrate are partly disposed between the adjacent N-type semiconductor portions. A plurality of circuit forming elements configured by interposing a P-type semiconductor portion made of a P-type semiconductor, and an integrated circuit portion that operates according to a signal input from an input terminal;
A resistor having one end connected to the input terminal, a collector connected to a power source supplied to the integrated circuit unit, an emitter connected to the input terminal, and a base connected to the other end of the resistor And a protection circuit portion formed on the substrate and integrated with the integrated circuit portion, and a protection circuit portion formed on the substrate.
A circuit forming element connected to the input terminal among the plurality of circuit forming elements is connected to the input terminal in a remaining portion excluding the N-type semiconductor portion adjacent to the substrate. Integrated circuit device.
前記保護回路部は、前記2つの入力端子のそれぞれに個別に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の集積回路装置。 The integrated circuit section includes two input terminals and two differential second NPN transistors each having a base connected to each of the two input terminals.
The integrated circuit device according to claim 1, wherein the protection circuit unit is individually provided for each of the two input terminals.
前記保護回路部は、前記2つの入力端子のそれぞれに個別に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の集積回路装置。 The integrated circuit unit includes two input terminals and two differential PNP transistors in which an emitter is connected to each of the two input terminals.
The integrated circuit device according to claim 1, wherein the protection circuit unit is individually provided for each of the two input terminals.
前記保護回路部は、
一端が前記入力端子に接続されている第1の抵抗と、
コレクタが前記集積回路部に供給される電源に接続され、エミッタが前記入力端子に接続され、ベースが前記第1の抵抗の他端に接続されている第1のNPN型のトランジスタと、
一端が前記入力端子に接続され、他端が前記集積回路部に接続されている第2の抵抗と、
エミッタが前記集積回路部に接続され、コレクタが前記電源に接続され、ベースに予め定める電位が与えられている第2のNPN型のトランジスタとを備えていることを特徴とする集積回路装置。 An integrated circuit device comprising: an input terminal; an integrated circuit unit that operates according to a signal input from the input terminal; and a protection circuit unit that protects the integrated circuit unit from an abnormal voltage applied to the input terminal Because
The protection circuit unit is
A first resistor having one end connected to the input terminal;
A first NPN-type transistor having a collector connected to a power source supplied to the integrated circuit unit, an emitter connected to the input terminal, and a base connected to the other end of the first resistor;
A second resistor having one end connected to the input terminal and the other end connected to the integrated circuit unit;
An integrated circuit device comprising: an emitter connected to the integrated circuit portion; a collector connected to the power supply; and a second NPN transistor having a predetermined potential applied to a base.
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