JP2017055299A - Electrostatic protection circuit - Google Patents
Electrostatic protection circuit Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017055299A JP2017055299A JP2015178557A JP2015178557A JP2017055299A JP 2017055299 A JP2017055299 A JP 2017055299A JP 2015178557 A JP2015178557 A JP 2015178557A JP 2015178557 A JP2015178557 A JP 2015178557A JP 2017055299 A JP2017055299 A JP 2017055299A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- circuit
- power supply
- supply line
- signal
- time constant
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Logic Circuits (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
Abstract
Description
本実施形態は、静電気保護回路に関する。 The present embodiment relates to an electrostatic protection circuit.
従来、ESD (Electrostatic Discharge)に対する保護回路の提案が、種々行われている。ESDは、帯電した人間や機械からの半導体デバイスへの放電や、帯電した半導体デバイスからの接地電位への放電等を指す。半導体デバイスに対してESDが起こると、その端子から大量の電荷が電流となって半導体デバイスへ流入し、その電荷が半導体デバイス内部で高電圧を生成し、内部素子の絶縁破壊や半導体デバイスの故障を引き起こす。 2. Description of the Related Art Conventionally, various protection circuits for ESD (Electrostatic Discharge) have been proposed. ESD refers to a discharge from a charged human or machine to a semiconductor device, a discharge from a charged semiconductor device to a ground potential, or the like. When ESD occurs in a semiconductor device, a large amount of charge flows from the terminal as a current and flows into the semiconductor device, and the charge generates a high voltage inside the semiconductor device, causing breakdown of internal elements and failure of the semiconductor device. cause.
静電気保護回路の代表例に、RCT(RC Triggered)MOS回路がある。電源端子間に抵抗とコンデンサの直列回路からなるトリガ回路を接続し、その抵抗とコンデンサの接続点の電圧をトリガ信号として、放電用のMOSトランジスタを駆動する構成となっている。放電用のMOSトランジスタのオン時間は、トリガ回路の時定数により定まる為、ESDサージを十分放電できる時定数とする必要がある。しかしながら、時定数が長くなると、電源投入時の電圧変動や、内部回路の動作に伴う電源電圧の変動にトリガ回路が応答し、ESDサージではないにも拘わらず放電用のMOSトランジスタが誤動作する可能性が有る。電源投入時に放電用のMOSトランジスタが誤動作すると、電源電圧が十分に立上らないといった不都合が生じ、内部回路の動作不良を引き起こす場合が有る。また、電源電圧の変動にトリガ回路が応答することにより、放電用のMOSトランジスタが長時間に亘ってオンした場合には、放電用のMOSトランジスタ自体が破壊に至ると言った事態が生じる恐れがある。 A typical example of the electrostatic protection circuit is an RCT (RC Triggered) MOS circuit. A trigger circuit composed of a series circuit of a resistor and a capacitor is connected between the power supply terminals, and a discharge MOS transistor is driven using the voltage at the connection point of the resistor and the capacitor as a trigger signal. Since the on-time of the discharging MOS transistor is determined by the time constant of the trigger circuit, it is necessary to set the time constant to sufficiently discharge the ESD surge. However, if the time constant becomes long, the trigger circuit responds to voltage fluctuations when the power is turned on or fluctuations in the power supply voltage accompanying the operation of the internal circuit, and the discharge MOS transistor can malfunction despite not being an ESD surge. There is sex. If the discharging MOS transistor malfunctions when the power is turned on, there is a problem that the power supply voltage does not rise sufficiently, which may cause malfunction of the internal circuit. In addition, if the trigger circuit responds to fluctuations in the power supply voltage and the discharge MOS transistor is turned on for a long time, the discharge MOS transistor itself may be destroyed. is there.
一つの実施形態は、誤動作を抑え、ESDサージを十分放電することが出来る静電気保護回路を提供することを目的とする。 One embodiment aims to provide an electrostatic protection circuit capable of suppressing malfunction and sufficiently discharging an ESD surge.
一つの実施形態によれば、静電気保護回路は第1の電源ラインと第2の電源ライン間に接続され、第1の時定数を有する第1のCR回路を構成するコンデンサと抵抗を含み、第1のトリガ信号を出力する第1のトリガ回路を有する。前記第1のトリガ信号に応答して信号ラインに駆動信号を出力するバッファ回路を有する。前記第1の電源ラインと前記第2の電源ライン間に主電流路が接続され、前記駆動信号に応答するシャント回路を有する。前記信号ラインと前記第1の電源ライン間、または、前記信号ラインと前記第2の電源ライン間に接続され、前記第1の時定数よりも小さい第2の時定数を有する第2のCR回路を構成するコンデンサと抵抗を含み、第2のトリガ信号を出力する第2のトリガ回路を有する。前記第2のトリガ信号は、前記シャント回路の主電流路を遮断する。 According to one embodiment, the electrostatic protection circuit includes a capacitor and a resistor connected between the first power supply line and the second power supply line and constituting a first CR circuit having a first time constant. A first trigger circuit that outputs one trigger signal; A buffer circuit for outputting a drive signal to the signal line in response to the first trigger signal; A main current path is connected between the first power supply line and the second power supply line, and a shunt circuit responding to the drive signal is provided. A second CR circuit connected between the signal line and the first power supply line or between the signal line and the second power supply line and having a second time constant smaller than the first time constant. And a second trigger circuit that outputs a second trigger signal. The second trigger signal interrupts the main current path of the shunt circuit.
以下に添付図面を参照して、実施形態にかかる静電気保護回路を詳細に説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, an electrostatic protection circuit according to an embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Note that the present invention is not limited to these embodiments.
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態の静電気保護回路を示す図である。本実施形態の静電気保護回路は、第1の電源端子1と第2の電源端子2を備える。第1の電源端子1には第1の電源ライン3が接続される。第2の電源端子2には第2の電源ライン4が接続される。第1の電源ライン3と第2の電源ライン4の間には内部回路(図示せず)が接続されるが、省略している。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating an electrostatic protection circuit according to the first embodiment. The electrostatic protection circuit of the present embodiment includes a first
第1の電源ライン3と第2の電源ライン4との間には、第1の時定数τ1を有する第1のトリガ回路10が接続される。第1のトリガ回路10は、第1の電源ライン3と第2の電源ライン4との間に印加される電源電圧に応答して第1のトリガ信号を出力する。
A
第1のトリガ信号は、バッファ回路11に供給される。バッファ回路11は、第1のトリガ信号に応答して、駆動信号を信号ライン5に出力する。
The first trigger signal is supplied to the
第1の電源ライン3と第2の電源ライン4との間にはシャント回路14が接続される。信号ライン5に出力された駆動信号は、シャント回路14に供給される。シャント回路14のオン/オフは駆動信号によって制御される。
A
信号ライン5と第2の電源ライン4との間には、第2の時定数τ2を有する第2のトリガ回路12が接続される。第2のトリガ回路12は、信号ライン5と第2の電源ライン4の間の電圧に応答して第2のトリガ信号を出力する。
A
信号ライン5と第2の電源ライン4との間には、スイッチ回路13が接続される。第2のトリガ回路12の第2のトリガ信号がスイッチ回路13に供給される。スイッチ回路13のオン/オフは、第2のトリガ信号によって制御される。第2のトリガ回路12の時定数τ2は、第1のトリガ回路10の時定数τ1よりも小さい値に設定される。
A
第1のトリガ回路10の時定数τ1は、例えば、ESD試験規格を考慮した値に設定される。ESD人体帯電モデル(HBM:Human Body Model)では、100pF(ピコファラッド)に充電した電荷を、1.5kΩ(キロオーム)の抵抗を介して放電させる試験を行う。この為、第1のトリガ回路10の時定数τ1は、このESD試験規格である100pFのコンデンサと1.5kΩの抵抗による時定数150nS(ナノ秒)を考慮して、例えば、150nSの6〜7倍の値である1μS(マイクロ秒)に設定される。シャント回路14によりESDサージを十分に放電させる為である。
For example, the time constant τ1 of the
第2のトリガ回路12の時定数τ2は、例えば、ESD試験規格の人体モデル(HBM)においてサージの立上り時間として規定される2nS〜10nSの間の値に設定される。信号ライン5と第2の電源ライン4の間に印加される電圧が、第2のトリガ回路12の時定数τ2よりも早い立上りを有する場合には、第2のトリガ回路12が第2のトリガ信号をスイッチ回路13に供給して、スイッチ回路13をオンさせる。スイッチ回路13がオンすることで、信号ライン5と第2の電源ライン4との間が導通し、バッファ回路11からシャント回路14への駆動信号の供給が阻止される。これにより、シャント回路14はオフとなる。すなわち、第2のトリガ信号はスイッチ回路13をオンさせることにより、シャント回路14の主電流路を遮断する。
For example, the time constant τ2 of the
この為、第1のトリガ回路10の時定数τ1を十分に大きい値に設定したとしても、例えば、第2のトリガ回路12の時定数τ2をESD試験規格で規定するESDサージの立上り時間の値に設定することにより、ESDサージよりも早い立上りを有する電源電圧の変動に応答して誤動作する事態を回避することが出来る。
For this reason, even if the time constant τ1 of the
本実施形態の静電気保護回路によれば、第1のトリガ回路10の時定数τ1を大きい値、例えば、ESD試験規格に規定する時定数150nSの6〜7倍の値である1μS(マイクロ秒)に設定することによりESDサージを十分に放電することが出来る。一方、第2のトリガ回路12の時定数τ2を、例えばESD試験規格の人体モデルのESDサージの立上り時間として規定される2nS〜10nSに相当する値とすることにより、ESDサージよりも早い立上りを有する電源電圧の変動に応答して誤動作する事態を回避することが出来る。
According to the electrostatic protection circuit of this embodiment, the time constant τ1 of the
(第2の実施形態)
図2は、第2の実施形態の静電気保護回路の構成を示す図である。既述の実施形態に対応する構成要素には同一の符号を付している。本実施形態においては、第1のトリガ回路10は、抵抗100とコンデンサ101の直列回路を有するCR回路で構成される。第1のトリガ回路10は、第1の時定数τ1を有する。第1の時定数τ1は、抵抗100とコンデンサ101の値によって設定される。抵抗100とコンデンサ101は第1の共通接続端102で接続される。第1の共通接続端102は、バッファ回路11を構成するPMOSトランジスタ110のゲートに接続される。
(Second Embodiment)
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the electrostatic protection circuit according to the second embodiment. Constituent elements corresponding to the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals. In the present embodiment, the
PMOSトランジスタ110のソースは第1の電源ライン3に接続され、ドレインは第2の共通接続端112に接続される。第2の共通接続端112は抵抗111を介して第2の電源ライン4に接続される。これにより、PMOSトランジスタ110の主電流路であるソース・ドレイン路は、第1の電源ライン3と第2の電源ライン4の間に電気的に接続される。
The source of the
第2の共通接続端112は、信号ライン5に接続される。信号ライン5は、シャント回路14を構成するNMOSトランジスタ140のゲートに接続される。NMOSトランジスタ140のドレインは第1の電源ライン3に接続され、ソースは第2の電源ライン4に接続される。これにより、NMOSトランジスタ140の主電流路であるソース・ドレイン路は第1の電源ライン3と第2の電源ライン4の間に電気的に接続される。
The second
信号ライン5と第2の電源ライン4の間に、第2のトリガ回路12が接続される。第2のトリガ回路12は、コンデンサ121と抵抗120の直列回路を有するCR回路で構成される。第2のトリガ回路12は、第2の時定数τ2を有する。第2の時定数τ2は、抵抗120とコンデンサ121の値によって設定される。コンデンサ121と抵抗120は第3の共通接続端122で接続される。第3の共通接続端122は、スイッチ回路13を構成するNMOSトランジスタ130のゲート、すなわち、スイッチ回路13の制御端に接続され、第2のトリガ回路12の出力信号がスイッチ回路13に入力される。
A
NMOSトランジスタ130のドレインは信号ライン5に接続され、ソースは第2の電源ライン4に接続される。これにより、NMOSトランジスタ130の主電流路であるソース・ドレイン路は信号ライン5と第2の電源ライン4の間に電気的に接続される。
The drain of the
本実施形態のESD保護動作は、以下の通りである。第1の電源ライン3に第2の電源ライン4に対して正のサージが印加され、このESDサージの立上り時間が第1の時定数τ1よりも短い場合、第1のトリガ回路10が応答して第1のトリガ回路10に過渡的に電流が流れる。第1のトリガ回路10の抵抗100における電圧降下により第1の共通接続端102の電位がPMOSトランジスタ110の閾値を超えて低下すると、PMOSトランジスタ110がオンする。PMOSトランジスタ110がオンすることで、第2の共通接続端112の電位は、第1の電源ライン3の電圧からPMOSトランジスタ110による電圧降下分を差し引いた電圧まで上昇する。
The ESD protection operation of this embodiment is as follows. When a positive surge is applied to the first
バッファ回路11を構成するPMOSトランジスタ110は、第1のトリガ回路10のトリガ信号に応答してオン/オフし、第1の共通接続端102に生じる電圧の変化を、第2の電源ライン4の電圧から略第1の電源ライン3の電圧までの変化に増幅させて第2の共通接続端112、従って、信号ライン5に駆動信号として供給する。
The
信号ライン5と第2の電源ライン4との間に生じる電圧変動の立上りが第2の時定数τ2よりも早い場合、第2のトリガ回路12が応答して第2のトリガ回路12に過渡的に電流が流れる。第2のトリガ回路12の抵抗120における電圧降下がNMOSトランジスタ130の閾値を超えて大きくなるとNMOSトランジスタ130がオンする。NMOSトランジスタ130がオンすることで信号ライン5の電圧は、第2の電源ライン4の電圧に対してNMOSトランジスタ130のソース・ドレイン間の電圧降下分だけ高い電圧まで引き下げられる。NMOSトランジスタ130がオンした時のソース・ドレイン間の電圧降下は、NMOSトランジスタ140をオンさせる閾値電圧より小さい為、NMOSトランジスタ130がオンすることで、NMOSトランジスタ140はオフとなる。
When the rise of the voltage fluctuation generated between the
本実施形態によれば、ESDサージに対して第1のトリガ回路10が応答し、第1のトリガ信号を出力する。バッファ回路11が、その第1のトリガ信号を増幅して信号ライン5に駆動信号を供給する。駆動信号に応答してシャント回路14のNMOSトランジスタ140がオンとなり、ESDサージを放電する。一方、信号ライン5に現われる電圧の立上りが、第2のトリガ回路12の時定数τ2よりも早い場合には、第2のトリガ回路12が応答して第2のトリガ信号がNMOSトランジスタ130に供給され、NMOSトランジスタ130がオンして、シャント回路14のNMOSトランジスタ140をオフさせる。従って、第2のトリガ回路12の時定数τ2を、例えば、ESD試験規格に規定するESDサージの立上り時間に設定することにより、ESDサージよりも早い立上りを有する電源電圧の変動に対してシャント回路14が誤動作する事態を回避させることが出来る。尚、バッファ回路11は、第1のトリガ回路10のトリガ信号を増幅して信号ライン5に供給するCMOSインバータ(図示せず)で構成することも出来る。
According to the present embodiment, the
(第3の実施形態)
図3は、第3の実施形態の静電気保護回路を示す図である。既述の実施形態に対応する構成要素には同一の符号を付し、重複した記載は必要な場合のみ行う。本実施形態の静電気保護回路は、第1の電源ライン3と第2の電源ライン4との間に、第1の時定数τ1を有する第1のトリガ回路10が接続される。第1のトリガ信号は、バッファ回路11に供給される。バッファ回路11は、第1のトリガ信号に応答して、駆動信号を信号ライン5に出力する。
(Third embodiment)
FIG. 3 is a diagram illustrating an electrostatic protection circuit according to the third embodiment. Constituent elements corresponding to the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is performed only when necessary. In the electrostatic protection circuit of the present embodiment, a
第1の電源ライン3と第2の電源ライン4との間にはシャント回路14が接続される。信号ライン5に出力された駆動信号は、シャント回路14に供給される。シャント回路14のオン/オフは駆動信号によって制御される。
A
第1の電源ライン3と信号ライン5との間には、第2の時定数τ2を有する第2のトリガ回路12が接続される。第2のトリガ回路12は、第1の電源ライン3と信号ライン5との間の電圧変動に応答して第2のトリガ信号を出力する。
A
第1の電源ライン3と信号ライン5との間には、スイッチ回路13が接続される。第2のトリガ回路12の第2のトリガ信号がスイッチ回路13に供給される。スイッチ回路13のオン/オフは、第2のトリガ信号によって制御される。第2のトリガ回路12の時定数τ2は、第1のトリガ回路10の時定数τ1よりも小さい値に設定される。
A
第1のトリガ回路10の時定数τ1は、例えば、ESD試験規格の時定数150nSの6〜7倍の値である1μSに設定される。時定数τ1をESD試験規格の時定数150nSに対して十分大きな値に設定し、ESDサージをシャント回路14により十分に放電させる為である。
The time constant τ1 of the
第2のトリガ回路12の時定数τ2は、例えば、ESD試験規格の人体モデルにおいてESDサージの立上り時間として規定される2nS〜10nSの間の値に設定される。第1の電源ライン3と信号ライン5との間に印加される電圧が、第2のトリガ回路12の時定数τ2よりも早い立上りを有する場合には、第2のトリガ回路12が第2のトリガ信号をスイッチ回路13に供給して、スイッチ回路13をオンさせる。スイッチ回路13がオンすることで、第1の電源ライン3と信号ライン5との間がシャントされ、バッファ回路11からシャント回路14への駆動信号の供給が阻止される。これにより、シャント回路14はオフとなる。
For example, the time constant τ2 of the
この為、第1のトリガ回路10の時定数τ1をESD試験規格で規定する時定数よりも十分に大きい値に設定したとしても、例えば、時定数τ2をESD試験規格で規定するESDサージの立上りの時定数の値に設定することにより、ESDサージよりも早い立上りを有する電圧の変動に対して、シャント回路14が応答する事態を回避させることが出来、ESDサージよりも早い電源電圧の変動に応答する誤動作を回避することが出来る。
For this reason, even if the time constant τ1 of the
(第4の実施形態)
図4は、第4の実施形態の静電気保護回路の構成を示す図である。既述の実施形態に対応する構成要素には同一の符号を付している。本実施形態においては、第1のトリガ回路10は、抵抗100とコンデンサ101の直列回路を有するCR回路で構成される。第1のトリガ回路10は、第1の時定数τ1を有する。第1の時定数τ1は、抵抗100とコンデンサ101の値によって設定される。抵抗100とコンデンサ101は第1の共通接続端102で接続される。第1の共通接続端102は、バッファ回路11を構成するNMOSトランジスタ113のゲートに接続される。
(Fourth embodiment)
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of the electrostatic protection circuit of the fourth embodiment. Constituent elements corresponding to the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals. In the present embodiment, the
NMOSトランジスタ113のソースは第2の電源ライン4に接続され、ドレインは第2の共通接続端112に接続される。第2の共通接続端112は抵抗111を介して第1の電源ライン3に接続される。これにより、NMOSトランジスタ113の主電流路であるソース・ドレイン路は、第1の電源ライン3と第2の電源ライン4の間に電気的に接続される。
The source of the
第2の共通接続端112は、信号ライン5に接続される。信号ライン5は、シャント回路14を構成するPMOSトランジスタ141のゲートに接続される。PMOSトランジスタ141のソースは第1の電源ライン3に接続され、ドレインは第2の電源ライン4に接続される。これにより、PMOSトランジスタ141の主電流路であるソース・ドレイン路は第1の電源ライン3と第2の電源ライン4の間に電気的に接続される。
The second
信号ライン5と第1の電源ライン3の間に、第2のトリガ回路12が接続される。第2のトリガ回路12は、コンデンサ121と抵抗120の直列回路を有するCR回路で構成される。第2のトリガ回路12は、第2の時定数τ2を有する。第2の時定数τ2は、抵抗120とコンデンサ121の値によって設定される。コンデンサ121と抵抗120は第3の共通接続端122で接続される。第3の共通接続端122は、スイッチ回路13を構成するPMOSトランジスタ131のゲート、すなわち、スイッチ回路13の制御端に接続され、第2のトリガ回路12の出力信号がスイッチ回路13に入力される。
A
PMOSトランジスタ131のドレインは信号ライン5に接続され、ソースは第1の電源ライン3に接続される。これにより、PMOSトランジスタ131の主電流路であるソース・ドレイン路は信号ライン5と第1の電源ライン3の間に電気的に接続される。
The drain of the
本実施形態のESD保護動作は、以下の通りである。第1の電源ライン3に第2の電源ライン4に対して正のサージが印加され、このESDサージの立上り時間が第1の時定数τ1よりも短い場合、第1のトリガ回路10が応答して第1のトリガ回路10に過渡的に電流が流れる。第1のトリガ回路10の抵抗100における電圧降下により第1の共通接続端102の電圧がNMOSトランジスタ113の閾値を超えて上昇すると、NMOSトランジスタ113がオンする。NMOSトランジスタ113がオンすることで、第2の共通接続端112の電圧は、第2の電源ライン4に対してNMOSトランジスタ113による電圧降下分だけ高い電圧まで引き下げられる。NMOSトランジスタ113は、第1のトリガ回路10のトリガ信号に応答してオン/オフし、第1の共通接続端102に生じる電圧の変化を、第1の電源ライン3の電圧から略第2の電源ライン4の電圧までの変化に増幅させて第2の共通接続端112、従って、信号ライン5に駆動信号として供給する。
The ESD protection operation of this embodiment is as follows. When a positive surge is applied to the first
信号ライン5と第1の電源ライン3との間に生じる電圧変動の立上りが第2の時定数τ2よりも早い場合、第2のトリガ回路12が応答して第2のトリガ回路12に過渡的に電流が流れる。第2のトリガ回路12の抵抗120における電圧降下がPMOSトランジスタ131の閾値を超えて大きくなるとPMOSトランジスタ131がオンする。PMOSトランジスタ131がオンすることで信号ライン5の電位は、第1の電源ライン3の電圧に対してPMOSトランジスタ131のソース・ドレイン間の電圧降下分だけ低い電圧まで引き上げられる。PMOSトランジスタ131がオンした時のソース・ドレイン間の電圧降下は、PMOSトランジスタ141をオンさせる閾値電圧より小さい為、PMOSトランジスタ131がオンすることで、PMOSトランジスタ141はオフとなる。
When the rise of the voltage fluctuation generated between the
本実施形態によれば、ESDサージに対して第1のトリガ回路10が応答し、第1のトリガ信号を出力する。その第1のトリガ信号をバッファ回路11が増幅して、駆動信号として信号ライン5に供給する。駆動信号に応答してシャント回路14のPMOSトランジスタ141がオンとなり、ESDサージを放電する。一方、信号ライン5に現われる電圧の立上りが、第2のトリガ回路12の時定数τ2よりも早い場合には、第2のトリガ回路12が応答して第2のトリガ信号がPMOSトランジスタ131に供給され、PMOSトランジスタ131がオンして、シャント回路14のPMOSトランジスタ141をオフさせる。従って、第2のトリガ回路12の時定数τ2を、例えば、ESD試験規格に規定するESDサージの立上り時間に設定することにより、ESDサージよりも早い立上りの電源電圧の変動に対してシャント回路14が誤動作する事態を回避させることが出来る。
According to the present embodiment, the
(第5の実施形態)
図5は、第5の実施形態の静電気保護回路の構成を示す図である。既述の実施形態に対応する構成要素には同一の符号を付し、重複した記載は必要な場合のみ行う。本実施形態の静電気保護回路は、第1の電源ライン3と第2の電源ライン4との間に接続される第1のトリガ回路20を有する。第1のトリガ回路20は、第1の時定数τ1を有し、第1の電源ライン3と第2の電源ライン4との間に印加される電源電圧に応答して第1のトリガ信号を出力する。第1のトリガ信号は、バッファ回路21に供給される。
(Fifth embodiment)
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of the electrostatic protection circuit according to the fifth embodiment. Constituent elements corresponding to the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is performed only when necessary. The electrostatic protection circuit of the present embodiment includes a
第1のトリガ回路20の時定数τ1は、例えば、ESD試験規格の人体モデル(HBM)においてESDサージの立上り時間として規定される2nS〜10nSの間の値に設定される。第1の電源ライン3と第2の電源ライン4との間に印加される電圧が、第1のトリガ回路20の時定数τ1よりも早い立上りを有する場合には、第1のトリガ回路20が第1のトリガ信号をバッファ回路21に供給する。
For example, the time constant τ1 of the
第1の電源ライン3と第2の電源ライン4との間には、第2の時定数τ2を有する第2のトリガ回路22が接続される。第2の時定数τ2は、第1の時定数τ1よりも大きい値に設定される。第2の時定数τ2は、例えば、ESD試験規格で定める時定数150nSを考慮して、例えば、150nSの6〜7倍の値である1μSに設定される。第2の時定数τ2よりも早い立上りを有する電源電圧の変動に対して第2のトリガ回路22が応答し、第2のトリガ信号をバッファ回路21に供給する。
A
バッファ回路21は、第1のトリガ信号と第2のトリガ信号に応答して、駆動信号を信号ライン5に供給する。すなわち、第1のトリガ信号と第2のトリガ信号の両方が供給された時に、バッファ回路21は、駆動信号を信号ライン5に供給する。第1の時定数τ1を第2の時定数τ2よりも小さい値に設定することにより、第2の時定数τ2よりも早い立上りを有する電源電圧の変動に第1のトリガ回路20と第2のトリガ回路22が応答することでバッファ回路21が駆動信号を信号ライン5に出力する。
The
第1の電源ライン3と第2の電源ライン4との間にはシャント回路14が接続される。シャント回路14のオン/オフはバッファ回路21が出力する駆動信号によってオン/オフが制御される。すなわち、第1の時定数τ1よりも早い立上りを有する電源電圧の変動に対してバッファ回路21が駆動信号をシャント回路14に供給し、シャント回路14がオンとなって放電動作が行われる。
A
信号ライン5の駆動信号が供給される帰還回路23を有する。帰還回路23は、バッファ回路21の駆動信号に応答して、信号ライン5の駆動信号のレベルが維持されるように正帰還させる動作を行う。すなわち、信号ライン5の駆動信号がHレベルの時に、第1のトリガ回路20、及びバッファ回路21を介して構成される帰還ループにより信号ライン5がHレベルを維持する様に第1のトリガ回路20に作用する。
A
第2のトリガ回路22の時定数τ2で設定される時間が経過した後に、第2のトリガ回路22からバッファ回路21へのトリガ信号の供給が終了する。これにより、バッファ回路21から信号ライン5への駆動信号の供給が終了し、シャント回路14はオフとなる。すなわち、第1の時定数τ1よりも早い立上りの電源電圧の変動に応答したとしても、シャント回路14の動作は、第2の時定数τ2で設定される時間の経過後に終了する。従って、第1の時定数τ1よりも立上りが早い電源電圧の変動に第1のトリガ回路20と第2のトリガ回路22が応答することにより、放電用のシャント回路14がオン状態になった場合でも、第2の時定数τ2で設定される時間の経過後にシャント回路14のオン状態が終了する構成である。この為、シャント回路14が長時間に亘ってオン状態となりシャント回路14が破壊に至ると言った事態を回避することが出来る。
After the time set by the time constant τ2 of the
本実施形態によれば、第1のトリガ回路20の時定数τ1を、例えば、ESD試験規格の人体モデル(HBM)においてESDサージの立上り時間として規定される2nS〜10nSの間の値に設定することで、ESDサージよりも遅い立上りを有する電源電圧の変動に対する誤動作を回避することが出来る。また、時定数τ1を小さい値に設定しても、帰還回路23の正帰還動作により、シャント回路14に供給される駆動信号のレベルが時定数τ2で設定される時間の間維持される為、シャント回路14による放電を確保することが出来る。また、第2のトリガ回路22の時定数τ2で設定される時間の経過後、シャント回路14のオン動作は終了する為、長時間に亘ってシャント回路14がオンして破壊に至るといった事態を回避することが出来る。
According to the present embodiment, the time constant τ1 of the
(第6の実施形態)
図6は、第6の実施形態の静電気保護回路の構成を示す図である。既述の実施形態に対応する構成要素には同一の符号を付している。本実施形態においては、第1のトリガ回路20は、抵抗200とコンデンサ201の直列回路を有するCR回路で構成される。第1のトリガ回路20は、第1の時定数τ1を有する。第1の時定数τ1は、抵抗200とコンデンサ201の値によって設定される。抵抗200とコンデンサ201は第1の共通接続端202で接続される。第1の共通接続端202は、バッファ回路21を構成するPMOSトランジスタ211のゲートに接続される。
(Sixth embodiment)
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of the electrostatic protection circuit according to the sixth embodiment. Constituent elements corresponding to the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals. In the present embodiment, the
PMOSトランジスタ211のドレインは第2の共通接続端213に接続される。第2の共通接続端213と第2の電源ライン4の間には、抵抗212が接続される。PMOSトランジスタ211のソースは、PMOSトランジスタ210のドレインに接続される。PMOSトランジスタ210のソースは、第1の電源ライン3に接続される。
The drain of the
第2の共通接続端213は、信号ライン5に接続される。信号ライン5は、シャント回路14を構成するNMOSトランジスタ140のゲートに接続される。NMOSトランジスタ140のソースは第2の電源ライン4に接続され、ドレインは第1の電源ライン3に接続される。すなわち、NMOSトランジスタ140の主電流路であるソース・ドレイン路は第1の電源ライン3と第2の電源ライン4間に接続される。
The second
第1の電源ライン3と第2の電源ライン4の間に、第2のトリガ回路22が接続される。第2のトリガ回路22は、抵抗220とコンデンサ221の直列回路を有するCR回路で構成される。抵抗220とコンデンサ221は第3の共通接続端222で接続される。
第2のトリガ回路22は、第2の時定数τ2を有する。第2の時定数は、抵抗220とコンデンサ221の値によって設定される。第2の時定数τ2は、第1の時定数τ1よりも大きい値に設定される。第2の時定数τ2は、例えば、ESD試験規格である時定数150nSを考慮して、例えば、150nSの6〜7倍の値である1μSに設定される。第2の時定数τ2は、抵抗220とコンデンサ221により設定される。第2の時定数τ2よりも早い立上りを有する電源電圧の変動に対して第2のトリガ回路22が応答し、第2のトリガ信号をバッファ回路21に供給する。第3の共通接続端222は、バッファ回路21を構成するPMOSトランジスタ210のゲートに接続される。
A
The
バッファ回路21の第2の共通接続端213は、帰還回路23を構成するNMOSトランジスタ230のゲートに接続される。NMOSトランジスタ230のソースは第2の電源ライン4に接続され、ドレインは第1のトリガ回路20の第1の共通接続端202に接続される。
The second
本実施形態のESD保護動作は、以下の通りである。第1の電源ライン3に第2の電源ライン4に対して正のサージが印加され、このESDサージの立上り時間が第1の時定数τ1よりも短い場合、第1のトリガ回路20が応答して第1のトリガ回路20に過渡的に電流が流れる。第1のトリガ回路20の抵抗200における電圧降下により第1の共通接続端202の電圧が低下する。
The ESD protection operation of this embodiment is as follows. When a positive surge is applied to the first
第2のトリガ回路22の時定数τ2は、第1の時定数τ1よりも大きい値に設定されているので、第2のトリガ回路22も応答して、第2のトリガ回路22に過渡的に電流が流れる。第2のトリガ回路22の抵抗220における電圧降下により第3の共通接続端222の電圧がPMOSトランジスタ210の閾値を超えて低下すると、PMOSトランジスタ210はオンする。この時、第1のトリガ回路20の第1の共通接続端202の電圧がPMOSトランジスタ211をオンさせる電圧まで低下していると、PMOSトランジスタ211もオンとなり、PMOSトランジスタ210とPMOSトランジスタ211を介して抵抗212に電流が流れる。
Since the time constant τ2 of the
抵抗212に流れる電流により抵抗212に生じる電圧降下がNMOSトランジスタ230の閾値を超えるとNMOSトランジスタ230がオンする。NMOSトランジスタ230がオンすることにより第1のトリガ回路20の第1の共通接続端202の電圧は、第2の電源ライン4の電圧にNMOSトランジスタ230のソース・ドレイン間の電圧降下分だけ高い電圧まで引き下げられる。第1の共通接続端202の電圧が引き下げられることでPMOSトランジスタ211のゲートには低電圧、すなわち、PMOSトランジスタ211のオン状態を維持させる電圧が印加される。すなわち、バッファ回路21から帰還回路23を介する帰還ループにより、バッファ回路21のオン状態を維持させる正帰還ループが形成される。これにより、信号ライン5の電圧はHレベルに維持される為、NMOSトランジスタ140のオン状態が維持され、NMOSトランジスタ140によるサージの放電が行われる。すなわち、第1のトリガ回路20の時定数τ1を小さい値に設定した場合でも、シャント回路14を構成するNMOSトランジスタ140によるサージの放電動作を確保することが出来る。
When the voltage drop generated in the
第2の時定数τ2で設定される時間が経過すると第2のトリガ回路22からPMOSトランジスタ210へのトリガ信号の供給が終了する。これにより、バッファ回路21はオフとなり、帰還回路23を介しての第1のトリガ回路20への帰還動作も終了する。バッファ回路21がオフすることで、信号ライン5の電圧がLレベルとなりシャント回路14を構成するNMOSトランジスタ140はオフとなる。すなわち、バッファ回路21によるシャント回路14への駆動信号の供給は、帰還回路23の帰還動作により一定時間維持されるが、第2の時定数τ2により設定した時間の経過後に終了する。この為、シャント回路14を構成するNMOSトランジスタ140が長時間に亘ってオン状態となり破壊に至る事態を回避することが出来る。また、第2の時定数τ2に対して小さい値に設定される第1の時定数τ1をESD試験規格で定めるESDサージの立上り時間である2nS〜10nSに設定することにより、ESDサージよりも遅い電源電圧の立上りには応答しない構成とすることが出来る。
When the time set by the second time constant τ2 elapses, the supply of the trigger signal from the
本実施形態によれば、第1の時定数τ1の設定によりESDサージよりも遅い立上りの電源電圧の変動に誤動作しない静電気保護回路を提供することが出来る。また、第2の時定数τ2の設定により、時定数τ2の経過後にシャント回路14をオフさせることが出来る為、シャント回路14が長時間に亘ってオン状態となり破壊に至るといった事態を回避することが出来る。
According to the present embodiment, it is possible to provide an electrostatic protection circuit that does not malfunction due to fluctuations in the power supply voltage that rises later than the ESD surge by setting the first time constant τ1. In addition, since the
シャント回路14を構成するNMOSトランジスタ140の導電型は、PMOSトランジスタに変更することが出来る。導電型の変更に合せ、各トリガ回路(20、22)、バッファ回路21を構成するPMOSトランジスタの導電型、並びに接続関係を入れ替えることで、同様に静電気保護回路を構成することが出来る。また、NMOSトランジスタ140をバイポーラトランジスタに変更することも出来る。バイポーラトランジスタを用いた場合、バイアスの関係から、NMOSトランジスタに代えてNPNバイポーラトランジスタを用いる構成とすることが出来る。
The conductivity type of the
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
3 第1の電源ライン、4 第2の電源ライン、5 信号ライン、10 第1のトリガ回路、11 バッファ回路、12 第2のトリガ回路、13 スイッチ回路、14 シャント回路。 3 First power line, 4 Second power line, 5 Signal line, 10 First trigger circuit, 11 Buffer circuit, 12 Second trigger circuit, 13 Switch circuit, 14 Shunt circuit
Claims (7)
前記第1のトリガ信号に応答して信号ラインに駆動信号を出力するバッファ回路と、
前記第1の電源ラインと前記第2の電源ライン間に主電流路が接続され、前記駆動信号に応答するシャント回路と、
前記信号ラインと前記第1の電源ライン間、または、前記信号ラインと前記第2の電源ライン間に接続され、前記第1の時定数よりも小さい第2の時定数を有する第2のCR回路を構成するコンデンサと抵抗を含み、第2のトリガ信号を出力する第2のトリガ回路と、を備え、
前記第2のトリガ信号は、前記シャント回路の主電流路を遮断することを特徴とする静電気保護回路。 A first trigger circuit connected between the first power supply line and the second power supply line, including a capacitor and a resistor constituting a first CR circuit having a first time constant, and outputting a first trigger signal When,
A buffer circuit for outputting a drive signal to a signal line in response to the first trigger signal;
A shunt circuit connected to a main current path between the first power supply line and the second power supply line and responsive to the drive signal;
A second CR circuit connected between the signal line and the first power supply line or between the signal line and the second power supply line and having a second time constant smaller than the first time constant. A second trigger circuit that outputs a second trigger signal, including a capacitor and a resistor,
The electrostatic discharge protection circuit, wherein the second trigger signal cuts off a main current path of the shunt circuit.
前記スイッチ回路は、前記第2のトリガ信号に応答することを特徴とする請求項1又は2に記載の静電気保護回路。 A switch circuit connected between the signal line and the first power supply line or between the signal line and the second power supply line;
The electrostatic protection circuit according to claim 1, wherein the switch circuit is responsive to the second trigger signal.
前記第1の電源ラインと前記第2の電源ライン間に主電流路が配置され、ゲートに前記第1のCR回路の出力信号が入力されるMOSトランジスタを有し、信号ラインに駆動信号を出力するバッファ回路と、
前記第1の電源ラインと前記第2の電源ライン間に主電流路が接続され、ゲートが前記信号ラインに接続されるMOSトランジスタを有するシャント回路と、
前記第1の時定数よりも小さい第2の時定数を有し、前記信号ラインと前記第1の電源ライン間、または、前記信号ラインと前記第2の電源ライン間に接続され、コンデンサと抵抗を含む第2のCR回路と、
前記信号ラインと前記第1の電源ライン間、または、前記信号ラインと前記第2の電源ライン間に接続され、制御端に前記第2のCR回路の出力信号が入力されるスイッチ回路と、
を具備することを特徴とする静電気保護回路。 A first CR circuit having a first time constant, connected between the first power supply line and the second power supply line and including a capacitor and a resistor;
A main current path is disposed between the first power supply line and the second power supply line, a gate has a MOS transistor to which the output signal of the first CR circuit is input, and a drive signal is output to the signal line A buffer circuit to
A shunt circuit having a MOS transistor in which a main current path is connected between the first power supply line and the second power supply line, and a gate is connected to the signal line;
A capacitor having a second time constant smaller than the first time constant and connected between the signal line and the first power supply line or between the signal line and the second power supply line; A second CR circuit including:
A switch circuit connected between the signal line and the first power supply line, or between the signal line and the second power supply line, and an output signal of the second CR circuit is input to a control terminal;
An electrostatic protection circuit comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015178557A JP2017055299A (en) | 2015-09-10 | 2015-09-10 | Electrostatic protection circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015178557A JP2017055299A (en) | 2015-09-10 | 2015-09-10 | Electrostatic protection circuit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017055299A true JP2017055299A (en) | 2017-03-16 |
Family
ID=58319571
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015178557A Pending JP2017055299A (en) | 2015-09-10 | 2015-09-10 | Electrostatic protection circuit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2017055299A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20190109314A (en) * | 2018-03-16 | 2019-09-25 | 셈테크 코포레이션 | Protection circuit with a fet device coupled from a protected bus to ground |
WO2022190475A1 (en) * | 2021-03-12 | 2022-09-15 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | Electrostatic discharge protection circuit and electronic device |
KR102682117B1 (en) * | 2018-03-16 | 2024-07-08 | 셈테크 코포레이션 | Protection circuit with a fet device coupled from a protected bus to ground |
-
2015
- 2015-09-10 JP JP2015178557A patent/JP2017055299A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20190109314A (en) * | 2018-03-16 | 2019-09-25 | 셈테크 코포레이션 | Protection circuit with a fet device coupled from a protected bus to ground |
KR102563583B1 (en) * | 2018-03-16 | 2023-08-03 | 셈테크 코포레이션 | Protection circuit with a fet device coupled from a protected bus to ground |
KR102682117B1 (en) * | 2018-03-16 | 2024-07-08 | 셈테크 코포레이션 | Protection circuit with a fet device coupled from a protected bus to ground |
WO2022190475A1 (en) * | 2021-03-12 | 2022-09-15 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | Electrostatic discharge protection circuit and electronic device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9991698B2 (en) | Electrostatic protection circuit and semiconductor integrated circuit apparatus | |
EP2937901B1 (en) | Electrostatic discharge protection circuit | |
JP2015153762A (en) | electrostatic protection circuit | |
US9263884B2 (en) | Electrostatic protection circuit | |
US10468870B2 (en) | Electrostatic protection circuit | |
JP2015002510A (en) | Electrostatic protection circuit | |
US20150214732A1 (en) | Semiconductor circuit | |
US20140307354A1 (en) | Esd protection circuit | |
US8693150B2 (en) | Semiconductor apparatus | |
JP2007082036A (en) | Semiconductor integrated circuit device, power supply apparatus, and electric apparatus | |
JP2016021536A (en) | Electrostatic protection circuit | |
US10069297B2 (en) | Electrostatic protection circuit | |
JP2014026996A (en) | Esd protection circuit | |
JP6154700B2 (en) | ESD protection circuit | |
JP2015103689A (en) | Electrostatic protective circuit | |
JP2010041013A (en) | Protection circuit | |
US20140168831A1 (en) | Esd protection circuit | |
JP2017055299A (en) | Electrostatic protection circuit | |
JP6088894B2 (en) | Overvoltage protection circuit | |
JP2014241393A (en) | Semiconductor circuit | |
US9263882B2 (en) | Output circuits with electrostatic discharge protection | |
TW201532386A (en) | Output buffer capable of rapidly switching gate potential and electrostatic protection circuit | |
JP5613488B2 (en) | Overvoltage protection circuit | |
JP6342305B2 (en) | ESD protection circuit | |
KR20070024014A (en) | Electrostatic discharge protection circuits with large activated duration |