JPH04217356A - Ic input protection circuit - Google Patents

Ic input protection circuit

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JPH04217356A
JPH04217356A JP40339390A JP40339390A JPH04217356A JP H04217356 A JPH04217356 A JP H04217356A JP 40339390 A JP40339390 A JP 40339390A JP 40339390 A JP40339390 A JP 40339390A JP H04217356 A JPH04217356 A JP H04217356A
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JP
Japan
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base
transistor
collector
voltage
diode
Prior art date
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Pending
Application number
JP40339390A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideaki Nishida
西田 英昭
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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Abstract

PURPOSE:To definitely absorb any positive or negative electrostatic voltage applied to an IC circuit by connecting a diode between a gate and an earth terminal of an NPN transistor circuit. CONSTITUTION:A collector C of an NPN transistor Q is connected to an input terminal 31, and an emitter E is connected to an earth terminal 32. And a base B of the NPN transistor Q is connected to the earth terminal 32 through a diode D. When an electrostatic positive voltage is applied to the input terminal 31, breakdown occurs between emitter and base through a diffused resistor rc located between collector and base of the transistor Q, thereby preventing thermal breakdown of the junction face of collector and base. In the other hand, when an electrostatic negative voltage is applied to the input terminal, a passage 200 passing through the base and collector of the transistor D is formed through diode D from the earth terminal 32. Voltage of diode D in forward direction holds a constant value relative to the passage 200, and the base-emitter breakdown of the transistor Q is prevented.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明はIC入力保護回路、特に
入力端子からICに印加される外部サージ電圧を効果的
に吸収する入力保護回路の改良に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an IC input protection circuit, and more particularly to an improvement in an input protection circuit that effectively absorbs an external surge voltage applied to an IC from an input terminal.

【0002】0002

【従来の技術】IC回路、特にMOS−IC等において
は、外部から印加されるサージ電圧に対して著しく敏感
に動作し、静電荷の蓄積により、容易に破壊されてしま
うという問題があった。
2. Description of the Related Art IC circuits, particularly MOS-ICs, have a problem in that they operate extremely sensitively to externally applied surge voltages and are easily destroyed by accumulation of static charges.

【0003】このようなIC回路の弱点を改善するため
に、IC回路の入力側に保護回路を設けることが提案さ
れている。
In order to improve these weaknesses of IC circuits, it has been proposed to provide a protection circuit on the input side of the IC circuit.

【0004】特開昭62−69678号にはこのような
入力保護回路の一例が示されており、MIS形ICのゲ
ートを過大電圧から保護するために、ICゲート入力に
保護素子である、例えばバイポーラトランジスタあるい
はダイオード等が設けられている。
An example of such an input protection circuit is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 62-69678. In order to protect the gate of an MIS type IC from excessive voltage, a protection element, for example, is installed at the IC gate input. Bipolar transistors, diodes, etc. are provided.

【0005】しかしながら、この従来装置では、応答性
に優れた確実なサージ吸収を行うことができないという
問題があった。
However, this conventional device has a problem in that it cannot perform reliable surge absorption with excellent responsiveness.

【0006】従来における改良された入力保護回路とし
て、特開昭62−183184号が知られている。
Japanese Patent Application Laid-open No. 183184/1984 is known as a conventional improved input protection circuit.

【0007】この従来装置では、IC回路と同一基板に
保護用のトランジスタ及びそのゲート抵抗が形成され、
これによってIC回路と一体化された保護回路が形成さ
れている。
In this conventional device, a protective transistor and its gate resistor are formed on the same substrate as the IC circuit,
This forms a protection circuit integrated with the IC circuit.

【0008】図5には前記従来の保護回路の構造が示さ
れ、またその等価回路が図6に示されている。
FIG. 5 shows the structure of the conventional protection circuit, and FIG. 6 shows its equivalent circuit.

【0009】図から明らかな如く、従来の保護回路は、
NPNトランジスタQと抵抗Rからなり、IC回路10
の前段に、この保護回路20が同一基板上に一体形成さ
れている。
As is clear from the figure, the conventional protection circuit is
The IC circuit 10 consists of an NPN transistor Q and a resistor R.
This protection circuit 20 is integrally formed on the same substrate in the preceding stage.

【0010】NPNトランジスタQはそのコレクタCが
入力端子31に接続され、またエミッタEが接地端子3
2に接続されている。そして、このNPNトランジスタ
QのベースBは抵抗Rを介して前記接地端子32に接続
されている。
The NPN transistor Q has its collector C connected to the input terminal 31, and its emitter E connected to the ground terminal 3.
Connected to 2. The base B of this NPN transistor Q is connected to the ground terminal 32 via a resistor R.

【0011】従って、この従来の保護回路によれば、入
力端子31に外部からの正の静電電圧が印加されると、
トランジスタQのコレクタベース間にブレイクダウンが
生じ、このときのベース接地間の抵抗Rを流れる電流に
よってトランジスタQがオン作動し、この結果、入力端
子31に流れ込む静電気による電荷の大部分がトランジ
スタQのコレクタエミッタから接地端子32に放電され
、サージ電圧の吸収が確実に行われる。
Therefore, according to this conventional protection circuit, when an external positive electrostatic voltage is applied to the input terminal 31,
A breakdown occurs between the collector and base of the transistor Q, and the current flowing through the resistor R between the base and ground turns on the transistor Q. As a result, most of the static electricity flowing into the input terminal 31 is transferred to the transistor Q. It is discharged from the collector emitter to the ground terminal 32, and the surge voltage is reliably absorbed.

【0012】従って、IC回路ではサージ静電荷が悪影
響を及ぼすことがなく、確実に回路保護を行うことが可
能となる。
[0012] Therefore, the surge static charge does not have an adverse effect on the IC circuit, and it is possible to reliably protect the circuit.

【0013】以上のように、従来の保護回路によれば、
入力端子31に正のサージ電圧が印加されたときには、
トランジスタQのブレイクダウンによって電圧吸収が行
われ、更に、トランジスタQのコレクタベース間ブレイ
クダウン時には、コレクタベース間に拡散抵抗rcが存
在することによってトランジスタQのコレクタベース接
合面の熱破壊が防止されている。すなわち、前記ブレイ
クダウン時には多量の電荷がトランジスタQのコレクタ
ベース接合面に突入するが、このときの流入電荷と前記
拡散抵抗rcによる電圧降下でコレクタベース接合面の
電圧が低下するので、トランジスタQのコレクタベース
接合面に熱破壊が生じることがない。
As described above, according to the conventional protection circuit,
When a positive surge voltage is applied to the input terminal 31,
Voltage is absorbed by the breakdown of the transistor Q, and furthermore, when the transistor Q breaks down between the collector and base, the presence of the diffused resistance rc between the collector and base prevents the collector-base junction surface of the transistor Q from being thermally destroyed. There is. That is, at the time of the breakdown, a large amount of charge rushes into the collector-base junction surface of the transistor Q, but the voltage at the collector-base junction surface decreases due to the inflow charge at this time and the voltage drop due to the diffusion resistor rc. No thermal damage occurs on the collector-base joint surface.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の保護回路では、負の静電電圧印加時にはトランジス
タQのベースエミッタ接合面で熱破壊が生じてしまうと
いう問題があった。
However, the conventional protection circuit has a problem in that thermal breakdown occurs at the base-emitter junction surface of the transistor Q when a negative electrostatic voltage is applied.

【0015】図7には従来の保護回路が負の静電電圧を
受けたときの電荷の流れが示され、図8の等価回路にも
同様に負の静電電圧印加時の電流の流れが示されている
FIG. 7 shows the flow of charge when a conventional protection circuit receives a negative electrostatic voltage, and the equivalent circuit in FIG. 8 similarly shows the flow of current when a negative electrostatic voltage is applied. It is shown.

【0016】入力端子31に負の静電電圧が印加される
と、接地端子32から2系列の経路を通ってサージ電流
が入力端子31に向かって流れる。第1の経路は、接地
端子32から寄生ダイオードDs、抵抗rsそして、ト
ランジスタQのコレクタへ流れる経路である。
When a negative electrostatic voltage is applied to the input terminal 31, a surge current flows from the ground terminal 32 toward the input terminal 31 through two paths. The first path is a path from the ground terminal 32 to the parasitic diode Ds, the resistor rs, and the collector of the transistor Q.

【0017】一方、第2の経路は接地端子32から抵抗
Rを通ってトランジスタQのベースコレクタを通る経路
である。これら両経路は図7,8において、符号100
,200で示されている。
On the other hand, the second path is from the ground terminal 32, passes through the resistor R, and passes through the base collector of the transistor Q. Both of these routes are shown at 100 in FIGS.
, 200.

【0018】そして、第1の経路100でのrsの電圧
効果が大きいと、第2の経路200の電流によってトラ
ンジスタQのベースエミッタ間電位差が大きくなり、こ
の電位差がベースエミッタブレイクダウン電圧を超える
とトランジスタQのベースエミッタ間でブレイクダウン
が生じる。従って、前記ブレイクダウンによってベース
エミッタ接合面の抵抗が急激に低下し、多量に電荷が経
路300で示されるようにベースエミッタ接合面に集中
し、熱破壊を起こしてしまう。
When the voltage effect of rs in the first path 100 is large, the current in the second path 200 increases the potential difference between the base and emitter of the transistor Q, and when this potential difference exceeds the base-emitter breakdown voltage, Breakdown occurs between the base and emitter of transistor Q. Therefore, the resistance of the base-emitter junction surface sharply decreases due to the breakdown, and a large amount of charge is concentrated on the base-emitter junction surface as shown by path 300, causing thermal breakdown.

【0019】従って、従来の保護回路では、入力端子3
1に印加される負の静電電圧に対しては十分な保護作用
を与えることができないという欠点があった。
Therefore, in the conventional protection circuit, the input terminal 3
1 has a drawback in that it cannot provide sufficient protection against negative electrostatic voltages applied to it.

【0020】従来の保護回路において、このような負の
静電電圧に対処するためには、前記抵抗Rの抵抗値を小
さくし、これによってトランジスタQのベースエミッタ
間電位差を低く抑えることが必要であるが、この場合に
は、前述した正の静電電圧印加に対してトランジスタQ
はオン作動することができないので、静電電荷をトラン
ジスタQのコレクタエミッタ経路で流すことができず、
十分な保護作用を得ることができなかった。
In the conventional protection circuit, in order to cope with such a negative electrostatic voltage, it is necessary to reduce the resistance value of the resistor R, thereby suppressing the potential difference between the base and emitter of the transistor Q. However, in this case, the transistor Q
cannot turn on, so electrostatic charge cannot flow through the collector-emitter path of transistor Q.
It was not possible to obtain sufficient protection.

【0021】本発明は上記従来の課題に鑑みなされたも
のであり、その目的は、IC回路と同一基板上に形成し
たNPNトランジスタを用いながら、正負いずれの静電
電圧印加に対しても、確実な保護作用を与えることので
きるIC入力保護回路を提供することにある。
The present invention was made in view of the above-mentioned conventional problems, and its purpose is to reliably apply both positive and negative electrostatic voltages while using an NPN transistor formed on the same substrate as an IC circuit. An object of the present invention is to provide an IC input protection circuit that can provide a protective effect.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、NPNトランジスタ回路のゲートと接地
端子間に従来の抵抗Rの代わりにダイオードを接続した
ことを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention is characterized in that a diode is connected between the gate of the NPN transistor circuit and the ground terminal instead of the conventional resistor R.

【0023】すなわち、このダイオードはそのカソード
がトランジスタQのベースに、そしてアノードが接地端
子に接続されている。
That is, the cathode of this diode is connected to the base of the transistor Q, and the anode is connected to the ground terminal.

【0024】[0024]

【作用】従って、本発明によれば、正の静電電圧印加時
には、トランジスタQはコレクタベース間の拡散抵抗r
cを用いてコレクタベース間をブレイクダウンして静電
電流を吸収し、また負の静電電圧印加時には、トランジ
スタQのベースエミッタ間ブレイクダウンをダイオード
の順方向電圧によって防止している。
[Operation] Therefore, according to the present invention, when a positive electrostatic voltage is applied, the transistor Q has a diffusion resistance r between the collector and the base.
C is used to break down between the collector and base to absorb electrostatic current, and when a negative electrostatic voltage is applied, breakdown between the base and emitter of transistor Q is prevented by the forward voltage of the diode.

【0025】[0025]

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例
を説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0026】図1,2は本発明に係るIC入力保護回路
が示され、前述した図5、図6と同一部材には同一符号
を付して説明を省略する。
FIGS. 1 and 2 show an IC input protection circuit according to the present invention, and the same members as in FIGS. 5 and 6 described above are designated by the same reference numerals, and their explanation will be omitted.

【0027】本発明において特徴的なことは、従来同様
のNPNトランジスタQのベースと接地端子32との間
にダイオードDが接続されていることである。
A feature of the present invention is that a diode D is connected between the base of the NPN transistor Q and the ground terminal 32, similar to the conventional one.

【0028】図から明らかなように、このダイオードD
はそのカソードがトランジスタQのベースBにそしてア
ノードが接地端子32に接続されている。
As is clear from the figure, this diode D
has its cathode connected to the base B of transistor Q and its anode connected to ground terminal 32.

【0029】従って、トランジスタQのベースからダイ
オードDを通って接地端子32に流れる経路に対しては
ダイオードDは大きな抵抗を与えるが、一方において、
接地端子32からトランジスタQのベースBにダイオー
ドDを通って流れる経路に対しては、低い抵抗を与え、
このときのダイオードDの順方向電圧はほぼ一定値VF
 を与える。
Therefore, diode D provides a large resistance to the path flowing from the base of transistor Q through diode D to ground terminal 32, but on the other hand,
A low resistance is provided to the path flowing from the ground terminal 32 to the base B of the transistor Q through the diode D.
At this time, the forward voltage of diode D is approximately constant value VF
give.

【0030】図1、図2は入力端子31に正の静電電圧
が印加された状態を示す。
FIGS. 1 and 2 show a state in which a positive electrostatic voltage is applied to the input terminal 31. FIG.

【0031】このとき、トランジスタQはコレクタエミ
ッタによる経路で前記正の静電電荷を接地端子32に放
電する。すなわち、図1から明らかなように、トランジ
スタQのコレクタベース間には拡散抵抗rcがあり、こ
の拡散抵抗rcを通ってエミッタベース間はブレイクダ
ウンし、この結果、多量の電荷がトランジスタQのコレ
クタベース接合面に突入した場合、流入する電荷と拡散
抵抗rcによる電圧降下でコレクタベース接合面に係る
電圧が低下し、コレクタベース接合面の熱破壊を防ぐこ
とができる。
At this time, the transistor Q discharges the positive electrostatic charge to the ground terminal 32 through a collector-emitter path. That is, as is clear from FIG. 1, there is a diffused resistor rc between the collector and base of the transistor Q, and a breakdown occurs between the emitter and base through this diffused resistor rc, and as a result, a large amount of charge is transferred to the collector of the transistor Q. When it enters the base junction surface, the voltage on the collector base junction surface decreases due to the inflowing charge and the voltage drop due to the diffused resistance rc, and thermal destruction of the collector base junction surface can be prevented.

【0032】一方、負の静電電圧が入力端子31に印加
された場合、接地端子32から寄生ダイオードDs、抵
抗rsそして、トランジスタQのコレクタCを通る第1
経路100が形成される。そして、同時に接地端子32
からはダイオードDを通ってトランジスタQのベースコ
レクタを通る第2の経路200が形成される。
On the other hand, when a negative electrostatic voltage is applied to the input terminal 31, the first
A path 100 is formed. At the same time, the ground terminal 32
From there, a second path 200 is formed through diode D and the base collector of transistor Q.

【0033】本発明において特徴的なことは、この第2
の経路200において、電荷が流れるときにトランジス
タQのベースエミッタ間はダイオードDが前記順方向電
圧VF を保持しているため、トランジスタQのベース
エミッタはブレイクダウンすることがないということで
ある。
The characteristic feature of the present invention is that this second
In path 200, when charge flows, diode D holds the forward voltage VF between the base and emitter of transistor Q, so the base and emitter of transistor Q does not break down.

【0034】従って、このような第2の経路200によ
ってもトランジスタQが熱破壊することがなく、また前
記両経路100,200によって負の静電電圧に対して
も十分な電荷吸収作用を行うことが可能である。
Therefore, the transistor Q is not thermally destroyed by such a second path 200, and both the paths 100 and 200 have a sufficient charge absorption effect even for negative electrostatic voltage. is possible.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
NPNトランジスタとこのNPNトランジスタのベース
と接地端子間に接続したダイオードによって、外部から
印加される正負いずれの静電電圧に対しても確実な電荷
吸収作用を行うことができ、IC回路に過大電圧を与え
ることがないという利点がある。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention,
The NPN transistor and the diode connected between the base of the NPN transistor and the ground terminal can reliably absorb charge from both positive and negative electrostatic voltages applied from the outside, preventing excessive voltage from being applied to the IC circuit. It has the advantage of not giving away anything.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】本発明におけるIC入力保護回路の好適な実施
例を示す断面図であって、正の静電電圧が印加された状
態を示す。
FIG. 1 is a sectional view showing a preferred embodiment of an IC input protection circuit according to the present invention, showing a state where a positive electrostatic voltage is applied.

【図2】図1の等価回路図である。FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of FIG. 1;

【図3】図1の回路に負の静電電流が印加された断面図
である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the circuit of FIG. 1 when a negative electrostatic current is applied.

【図4】図3の等価回路図である。FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of FIG. 3;

【図5】従来のIC入力保護回路の断面図であって、正
の静電電圧が印加された状態を示す。
FIG. 5 is a cross-sectional view of a conventional IC input protection circuit, showing a state in which a positive electrostatic voltage is applied.

【図6】図5の等価回路図である。FIG. 6 is an equivalent circuit diagram of FIG. 5;

【図7】従来の回路に負の静電電圧が印加された状態を
示す断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a state in which a negative electrostatic voltage is applied to a conventional circuit.

【図8】図7の等価回路図である。8 is an equivalent circuit diagram of FIG. 7. FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10  IC回路 20  入力保護回路 31  入力端子 32  接地端子 Q  NPNトランジスタ D  ダイオード 10 IC circuit 20 Input protection circuit 31 Input terminal 32 Ground terminal Q NPN transistor D Diode

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  ICと同一基板内に形成された入力保
護回路であって、コレクタが入力端子に、エミッタが接
地端子に接続されたNPNトランジスタと、前記NPN
トランジスタのベースにカソードがそして接地端子にア
ノードが接続されたダイオードと、を含むIC入力保護
回路。
1. An input protection circuit formed in the same substrate as an IC, comprising an NPN transistor whose collector is connected to an input terminal and whose emitter is connected to a ground terminal;
An IC input protection circuit including a diode having a cathode connected to the base of the transistor and an anode connected to a ground terminal.
JP40339390A 1990-12-18 1990-12-18 Ic input protection circuit Pending JPH04217356A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6388496B1 (en) 1999-04-15 2002-05-14 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor output circuit
JP2014158042A (en) * 2014-04-21 2014-08-28 Mitsubishi Electric Corp Protection circuit

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US6388496B1 (en) 1999-04-15 2002-05-14 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor output circuit
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