JPH027461A - 集積回路保護用回路装置 - Google Patents

集積回路保護用回路装置

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JPH027461A
JPH027461A JP1032531A JP3253189A JPH027461A JP H027461 A JPH027461 A JP H027461A JP 1032531 A JP1032531 A JP 1032531A JP 3253189 A JP3253189 A JP 3253189A JP H027461 A JPH027461 A JP H027461A
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JP
Japan
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circuit
parasitic
transistor structure
structures
transistor
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JP1032531A
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English (en)
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Michael Lenz
ミヒアエル、レンツ
Wolfgang Horchler
ウオルフガング、ホルヒラー
Frank-Lothar Schwertlein
フランクロタール、シユウエルトライン
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/08Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
    • H03K17/081Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage without feedback from the output circuit to the control circuit
    • H03K17/0812Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage without feedback from the output circuit to the control circuit by measures taken in the control circuit
    • H03K17/08126Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage without feedback from the output circuit to the control circuit by measures taken in the control circuit in bipolar transitor switches
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/04Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/08Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind
    • H01L27/082Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including bipolar components only
    • H01L27/0821Combination of lateral and vertical transistors only

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は集積回路の保護のための回路装置に関するも
のである。
〔従来の技術〕
集積回路の出力端に、たとえば誘導性負荷による作動の
際のように集積回路の供給電圧範囲を越えた電圧が現れ
ると、内部の寄生的回路構造が能動化される。たとえば
Pドープされた基板と複数個のnドープされた凹部との
間にpn接合が形成され、これらのpn接合が作動の際
に流れ方向に寄生的なダイオードおよびトランジスタ構
造を生ずる。その際に各nドープされた凹部から電流が
取り出され、このことは特定の場合に個々の回路構造の
機能障害および集積回路の損傷に通ずる。
集積回路の出力端をフリーホイーリングダイオードによ
り許容し得ない電圧に対して保護することは知られてい
る。そのためには一般にダイオードが阻止方向に再供給
電圧から出発して集積回路の出力端へ導かれる。現れる
基板電流を制限するためには、1つの抵抗を出力端と負
荷との間に接続すること、またはフリーホイーリングダ
イオードをショットキダイオードとして構成することが
必要である。さらに、1つの出力端を適当な降伏電圧を
有する逆方向に接続された2つのツェナーダイオードに
より保護することも可能である。しかし、前記の場合に
は特に追加の外部回路費用を必要とすることが欠点であ
る。フリーホイーリングダイオードの集積は、それと結
び付く別の寄生的回路構造の形成に基づいて有用性が少
ない。
たとえばトーマス、エム、フレデリクセン(Thome
s M、 Frederiksen)“集積演算増幅器
の使用の際の困難およびその除去(Schwiertg
ketten undlhre Behebung b
ait Anwenden  integrierte
r OperationsverstMrker) ”
 、エレクトロ二カー(Elektroniker)、
第6号、1986年、第43頁以降から公知のように、
この寄生的要素は演算増幅器の回路の設計の際に利用さ
れ得る。この場合には寄生的要素が意図的にスイッチオ
ンされ、また回路がそれに応じて設計されている。それ
に対して誤作動が、その存在が期待されていない寄生的
要素をスイッチオンし得る。この場合、回路の損傷に通
ずる注目すべき過程が生じ得る。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明の課題は、集積回路の出力端に現れる、供給電圧
範囲を越えた電圧から4A積回路を保護する際に、特に
外部回路費用を低減し、また不可避の寄生的回路構造が
集積回路の機能を阻害する影響を軽減することである。
〔課題を解決するための手段〕
この課題は、冒頭に記載した種類の回路装置において、
1つの出力端に与えられ、集積回路の供給電圧範囲を超
過する電圧による損傷から集積回路を保護するための回
路装置において、集積回路の所与の数の寄生的回路構造
が、追加的に組み入れられた回路構造と結び付いて1つ
の保護回路にまとめられ、これらが出力端における電圧
により能動化されて保護作用を行うことにより解決され
・る。
本発明の実施例は請求項2以下にあげられている。
〔発明の効果〕
本発明により得られる利点は、外部保護対策およびそれ
と結び付く外部回路費用が省略されることである。不可
避の寄生的回路構造が集積回路の機能を阻害する影響は
、これらが保護対策の別の要素としての追加的に組み入
れられた回路構造と一緒に組み入れられるので、最小に
保たれる。
〔実施例〕
以下、図面に示されている実施例により本発明を一層詳
細に説明する。
第1図には集積回路において通常の出力段が原理図によ
り示されている。出力段は主として2つのnpn)ラン
ジスタ構造TIおよびT2から成る重相補性のプッシュ
プル終段により形成されており、その際に1つのトラン
ジスタ構造T2はそのコレクタを介して1つの正の動作
電位Uと接続されており、また1つのトランジスタ構造
Tlはそのエミッタを介して1つの負の動作電位、この
場合には接地電位と接続されている。トランジスタ構造
T2のベースは一方では正の動作電位を基準とする1つ
の電流源Qにより給電され、また他方ではエミッタ接続
で作動するnpn トランジスタ構造T3により接地点
に導かれている。トランジスタ構造T1のベースおよび
トランジスタ構造T3のベースはそれぞれ、いまの場合
には関心の対象でない別の回路部分と接続されている。
これらの意図された上記の回路構造とならんで、最初に
意図されない寄生的な回路構造も生ずる0区別を容易に
するため、図面中に意図された構造は実線で、また寄生
的な構造は破線で示されている。
エミッタで接地点に接続されているトランジスタ構造T
IおよびT3ば主としてそれぞれ、基板とコレクタとの
間に生ずる1つの寄生的回路構造として、オーム抵抗R
P1、RP2および阻止方向に接続されているダイオー
ドDP1、DP2から成る寄生的回路構造を有する。ト
ランジスタ構造T1およびT2の接続により形成される
1つの出力端Aと接地点との間に接続されておりダイオ
ードDPLおよび抵抗RPIを有する寄生的構造から、
1つの追加的なnドープされた凹部の組み込みにより1
つの寄生的なトランジスタ構造TPIが形成され、その
ベースは接地点に、またそのエミッタは出力端Aの電位
に接続されている。寄生的なトランジスタ構造TPIの
コレクタはトランジスタ構造T2のベースと接続されて
いる。
第2図には、第1図の実施例から出発し、ただしそれに
くらべてダーリントン回路として構成された終段に対す
る制御段が追加されている実施例が示されている。加え
て、トランジスタ構造T2のベース線は分離されており
、またトランジスタ構造T5が、そのエミッタでベース
と、またそのコレクタでトランジスタ構造T2のコレク
タと接続されているように挿入されている。トランジス
タ構造T5のベースは、前記のトランジスタ構造T2の
ベースと同じく、トランジスタ構造T3および電流源Q
と接続されている。従って、トランジスタ構造T5のエ
ミッタはトランジスタ構造T4のコレクタと接続されて
おり、そのベース・エミッタ間バスはトランジスタ構造
T3のペースエミッタ間バスに対して並列に接続されて
いる。
追加的な寄生的な回路構造として接地点とトランジスタ
構造T4のコレクタとの間の1つの抵抗ダイオード構造
RP3、DP3と、1つの追加的なnドープされた凹部
の組み込みによりダイオード構造DPIから出発する1
つのトランジスタ構造TP2が生じており、そのコレク
タはトランジスタ構造T3のコレクタに接続されている
第3図には、第1図に示されている実施例を変形したも
のとして、電流1IIQがpnp )ランジスタ構造T
6により置換されている実施例が示されている。トラン
ジスタ構造T6はそのエミッタで正の動作電位Uに、ま
たそのコレクタでトランジスタ構造T3のベースと接続
されている。別のpnpl−ランジスタ構造T7のコレ
クターエミッタ間バスを介してトランジスタ構造T6の
ベースは正の動作電位に接続されている。トランジスタ
構造T7のベースは分圧器R1、R2の引き出し点と接
続され、この分圧器R1、R2は抵抗R1を介して正の
動作電位Uと、また抵抗R2を介して寄生的トランジス
タ構造TP4のコレクタと接続されている。これは再び
追加的なnドープされた凹部の組み込みによりダイオー
ド構造DPIから出発し、このダイオード構造はさらに
トランジスタ構造T6のベースとして機能する1つのn
ドープされた凹部と交互作用し、またそれによって寄生
的トランジスタ構造TP3を形成する。
図面に示されている回路装置の原理的構成を説明してき
たので、以下ではこの回路装置の動作を説明する。
たとえば誘導性負荷のスイッチオフにより出力端Aに接
地点を基準にして負の1つの電位が生ずる。それにより
、トランジスタ構造T1から出発する寄生的なダイオー
ド−抵抗構造DP1、RPlおよびトランジスタ構造T
3から出発する寄生的なダイオード−抵抗構造DP2、
RP2が能動化される。しかし、それによってトランジ
スタ構造T2はベースで寄生的なダイオード−抵抗構造
DP2、RP2を介して接地点と、またエミッタで接地
点に対して負の1つの電位と接続されており、このこと
はトランジスタ構造T2の導通制御に通ずる。許容し得
るベース・エミッタ間電圧または許容し得るエミッター
コレクタ間電流の超過はトランジスタ構造T2に対して
はその際に排除されていない、1つまたは複数個のnド
ープされた凹部の組み込みにより寄生的なダイオード構
造DPIと結び付いて寄生的なトランジスタ構造TP1
、TP2、TP4が生ずる。これらは、いずれにせよ既
に部分的に存在しており、また誤機能の際に初めて能動
化されるので、本発明の実施例において危険な回路部分
を保護するための制御要素として有利に用いられ得る。
その際に横方向の寄生トランジスタ構造は特に有利であ
る。なぜならば、横方向のトランジスタ構造は他の構造
にくらべて降伏電圧が高く、キャパシタンスが小さく、
また占有面積が小さいからである。寄生的なトランジス
タ構造の簡単で、従ってまた有利な応用は、1つの所与
のトランジスタ構造T2のベース・エミッタ間バスを請
求項4の特徴部分に従って短絡することにある。寄生的
なトランジスタ構造TP1のベースは接地点に、またエ
ミッタは出力電位に接続されているので、出力端におけ
る1つの負の電位の際にはトランジスタが導通制御され
、またトランジスタ構造T2は阻止する。
同じ仕方で、トランジスタ構造T5およびT2から成る
第2図中に示されているダーリントントランジスタが寄
生的トランジスタ構造TP2によりベースとエミッタと
の間を短絡される。
第3図中に示されているようにトランジスタ構造T2お
よびT6から成る1つの相補性ダーリントントランジス
タの場合には、本発明の実施例において1つの寄生的ト
ランジスタ構造TP4を1つの補助回路の駆動のために
使用するのが有利である。出力端Aに負の電位が与えら
れている際に寄生的トランジスタ構造TP3は開き、そ
れによりトランジスタ構造T6のベース領域から電流が
取り出される。トランジスタ構造T6の導通制御を回避
するため、そのベースとそのエミッタとの間に、寄生的
トランジスタ構造TP4による導通制御の際にトランジ
スタ構造T6のベース・エミッタ間バスを短絡する1つ
の追加的なトランジスタ構造T7がセットされる。抵抗
R1はその際に障害耐性を高める役割をし、また抵抗R
2は電流制限の役割をする。
最後になお言及すべきこととして、請求項6ないし8の
特徴部分により追加的ダイオード構造を1つの所与の回
路構造のなかに、特に高いフリーホイーリング電流の際
に保護作用を高める意味で集積することは有利である。
その際に生ずる寄生的な回路構造は別の制御要素として
1つの保護回路と結び付いて有利に使用される。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による回路装置の第1の実施例の回路図
、第2図は本発明による回路装置の第2の実施例の回路
図、第3図は本発明による回路装置の第3の実施例の回
路図である。 A・・・出力端 DPI〜DP3・・・寄生的ダイオード構造Q・・・電
流源 R1、R2・・・抵抗 RPI−RP3・・・寄生的抵抗 T1〜T5・・・npn)ランジスタ T6、T7・・・pnpトランジスタ TPI〜TP4・・・寄生的トランジスタ構造U・・・
動作電位

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)1つの出力端(A)に与えられ、集積回路の供給電
    圧範囲を超過する電圧による損傷から集積回路を保護す
    るための回路装置において、集積回路の所与の数の寄生
    的回路構造(DP1、DP2、DP3)が、追加的に組
    み入れられた回路構造(TP1、TP2、TP4、T7
    、R1、R2)と結び付いて1つの保護回路にまとめら
    れ、これらが出力端における電圧により能動化されて保
    護作用を行うことを特徴とする集積回路保護用回路装置
    。 2)所与の数の回路構造の組み入れにより、1つまたは
    複数個の寄生的ダイオード構造(DP1)と結び付いて
    寄生的トランジスタ構造(TP1、TP2、TP3)が
    形成されることを特徴とする請求項1記載の回路装置。 3)回路構造が、横方向の寄生的回路構造が生ずるよう
    に構成されていることを特徴とする請求項1または2記
    載の回路装置。 4)1つの寄生的保護トランジスタ構造(TP1、TP
    2)のコレクターエミッタ間バスが1つの与えられたト
    ランジスタ構造(T2、T5)のベース・エミッタ間バ
    スに並列に接続されていることを特徴とする請求項1な
    いし3の1つに記載の回路装置。 5)1つの寄生的保護トランジスタ構造(TP4)が1
    つの別の与えられた回路構造(T7、R1、R2)を駆
    動するための役割をすることを特徴とする請求項1ない
    し4の1つに記載の回路装置。 6)追加的に、阻止方向に1つの出力端(A)と正の供
    給電位(U)との間に接続されている1つのダイオード
    構造が一緒に集積されることを特徴とする請求項1ない
    し5の1つに記載の回路装置。 7)追加的に、阻止方向に負の動作電位と1つの出力端
    (A)との間に接続されている1つのダイオード構造が
    一緒に集積されることを特徴とする請求項1ないし6の
    1つに記載の回路装置。 8)追加的に、阻止方向に1つの出力端(A)と接地点
    との間に接続されている1つのダイオード構造が一緒に
    集積されることを特徴とする請求項1ないし7の1つに
    記載の回路装置。
JP1032531A 1988-02-15 1989-02-10 集積回路保護用回路装置 Pending JPH027461A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3804726.8 1988-02-15
DE3804726 1988-02-15

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JPH027461A true JPH027461A (ja) 1990-01-11

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ID=6347473

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JP1032531A Pending JPH027461A (ja) 1988-02-15 1989-02-10 集積回路保護用回路装置

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US (1) US4949212A (ja)
EP (1) EP0328905B1 (ja)
JP (1) JPH027461A (ja)
DE (1) DE58907969D1 (ja)

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