JPH04303959A - 静電保護回路 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は静電保護回路に係り、特
に集積回路（ＩＣ）の静電破壊に対する保護回路に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、集積回路の静電破壊に対する対策
としては、１）電流を制限すること、２）エネルギーの
放電時定数を大きくすること、３）静電エネルギーをバ
イパスすること等が挙げられる。

【０００３】一般には、入力端子に直列に抵抗を付加し
て電流の制限あるいは放電時定数の増大を図る例、保護
する端子間にダイオードを付加しバイパスする例（図２
）、またはこれら２つを並用する例が用いられている。

【０００４】図２において、従来の静電保護回路５は、
プラス電源２，マイナス電源３，一つの入出力端子４の
間に、静電保護回路を構成するダイオード素子１１，１
２が設けられている。プラス，マイナス電源２，３に接
続されている集積回路１は、多数の入出力端子６，７を
有する。これら入出力端子６，７の中の一つとして、入
出力端子４がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述した従来の静電破
壊対策として、入力端子に直列抵抗を付加する例では、
数百Ω以上の抵抗値を必要とするため、内部回路の入力
容量との組合せにより、高域周波数が減衰するという欠
点がある。

【０００６】一方図２に示したように、保護する端子間
に逆接続のダイオード１１，１２を付加する例では、静
電エネルギーをバイパスまたは吸収するために、内部回
路より十分小さな動作抵抗と大きな許容電力とが要求さ
れる。ダイオードとしてより大きな面積の方が効果的で
あるが、大きな面積のダイオードはその接合容量が増大
するため、周波数高域特性が劣化するという欠点がある
。

【０００７】本発明の目的は、前記諸欠点が解決され、
周波数特性を劣化させず、直ちに静電保護ができるよう
にした静電保護回路を提供することにある。

【０００８】即ち、本発明の静電保護回路の目的は、高
い周波数帯で問題となる電気的特性の劣化を低減し、静
電破壊対策を強化することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の構成は、半導体
基板上に設けられた電子回路の入出力端子を外部より侵
入する静電気から保護する静電保護回路において、前記
電子回路の第１の電源と前記入出力端子との間に、第１
，第２のダイオードを、電位的に逆方向となるように直
列接続し、前記電子回路の第２の電源と前記入出力端子
との間に、第３，第４のダイオードを、電位的に逆方向
になるように直列接続し、前記第１，第２のダイオード
の共通接続点と前記第３，第４のダイオードの共通接続
点とを短絡したことを特徴とする。

【００１０】

【実施例】図１は本発明の一実施例の静電保護回路を示
す回路図である。

【００１１】図１において、本発明の一実施例の静電保
護回路では、半導体集積回路１が＋電源２と−電源３と
に接続される。＋，−電源２，３に接続された本実施例
の４個のダイオード１１〜１４から構成される。＋電源
２と一つの入出力端子４との間にダイオード１１，１２
，一つの入出力端子４と−電源３との間にダイオード１
３，１４がそれぞれ逆方向に直列接続される。さらに、
２個直列接続されたダイオードの中間接続点が、互いに
導体で接続される。

【００１２】図１において、端子４に静電気（＋電源）
が侵入した時、＋電源２へ抜けるパスは、順方向２個直
列のダイオード１１，１２である。この場合、端子４と
＋電源２との間で制限される電圧は２．０Ｖ未満であり
、さらに直列抵抗も低く、集積回路１を十分保護出来る
。

【００１３】次に、−電源３へ抜けるパスは、順方向ダ
イオード１２と逆方向ダイオード１４である。順方向ダ
イオード１２と並列接続された逆方向ダイオード１３は
、順方向ダイオード１２により１Ｖ未満に印加電圧が制
限されるため動作しない。この時端子４と−電源３との
間で制限される電圧は逆方向ダイオード１４による逆耐
圧でほぼ決まる。この逆耐圧が集積回路１の静電耐圧よ
り低く設計される場合に、集積回路１を保護出来る。 この逆耐圧は使用電源電圧の１．５倍を超える範囲で出
来る限り低い方が望ましい。

【００１４】前述の−電源３へ抜けるパスでは、逆方向
ダイオード１４は順方向ダイオード１２に比べて動作電
圧が十分高いため、静電エネルギーの大部分を吸収する
。このダイオード１４は、従来のダイオード一個が接続
される場合と同様に大きな面積を必要とするが、その面
積に比例する接合容量は端子４に直接接続されていない
ため、周波数高域特性に与える影響は少ない。

【００１５】以上、静電気＋電荷が端子４に侵入した時
を述べたが、逆に静電気−電荷が端子４に侵入した時に
ついても同様に端子４に接続されるダイオード１３が順
方向動作で＋電源２および−電源３へのパスを形成する
。

【００１６】ダイオードの印加方向による静電破壊に対
する耐圧は、ダイオードＰＮ接合内の電流分布に依存す
る。ダイオード順方向印加の場合が接合面一様な電流分
布になるのに対して、ダイオード逆方向印加の場合は接
合周辺に集中するため、耐圧が低い。

【００１７】実験的には、ダイオード順方向がダイオー
ド逆方向に比べて１．５〜２．０倍の耐圧を得ている。 従って、順方向のみで動作させるダイオード１２，１３
は、順方向，逆方向両方向で動作させるダイオード１１
，１４に比べて面積を０．６〜０．５倍とすることが可
能であり、ダイオード接合容量についても同様の低減が
出来る。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の静電保護
回路は、入出力端子とプラス・マイナス電源との間に接
続する逆方向ダイオードを２個直列にし、さらに各２個
直列ダイオードの中間接続点を直接接続することにより
、電子回路を保護する電圧制限をダイオード一個分の逆
耐圧に保ったまま、、入出力端子に付加されるダイオー
ド接合容量を低減するという効果を有する。

【００１９】また、本発明は、第１のパスとして２つの
ダイオードが順方向で動作する場合、ダイオードの順方
向電圧立上り特性がそろっていれば、静電印加電圧は２
分されるため、１つのダイオードで構成される従来例に
比べて１個当りのダイオード接合面積を２の平方根分の
１とすることが出来、第２のパスとして２つのダイオー
ドが順方向と逆方向の組合せで動作する場合、静電エネ
ルギは大半が逆方向ダイオードで吸収されるため、順方
向ダイオードを小さくすることが出来るという効果があ
る。

【００２０】さらに、本発明によれば、ダイオードの順
方向は逆方向に比べて静電エネルギ耐量が少なくとも１
．５〜２．０倍強いため、前記第１のパスと第２のパス
とにおいて順方向のみに動作させるダイオードは従来の
一個のみのダイオードに比べてダイオード面積で少なく
とも２分の１以下すなわち接合容量についても少なくと
も２分の１以下とすることが可能となり、周波数高域特
性の劣化防止あるいは改善効果が大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の静電保護回路の回路図であ
る。

【図２】従来の静電保護回路の回路図である。

【符号の説明】

１　　　　集積回路 ２　　　　プラス電源 ３　　　　マイナス電源 ５　　　　静電保護回路 ４，６，７　　　　入出力端子 １１，１２，１３，１４，１５　　　　静電保護回路を
構成するダイオード素子

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　半導体基板上に設けられた電子回路の
   入出力端子を外部より侵入する静電気から保護する静電
   保護回路において、前記電子回路の第１の電源と前記入
   出力端子との間に、第１，第２のダイオードを、電位的
   に逆方向となるように直列接続し、前記電子回路の第２
   の電源と前記入出力端子との間に、第３，第４のダイオ
   ードを、電位的に逆方向になるように直列接続し、前記
   第１，第２のダイオードの共通接続点と前記第３，第４
   のダイオードの共通接続点とを短絡したことを特徴とす
   る静電保護回路。