JPS63164457A - 半導体集積回路 - Google Patents
半導体集積回路Info
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- JPS63164457A JPS63164457A JP31230586A JP31230586A JPS63164457A JP S63164457 A JPS63164457 A JP S63164457A JP 31230586 A JP31230586 A JP 31230586A JP 31230586 A JP31230586 A JP 31230586A JP S63164457 A JPS63164457 A JP S63164457A
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- Japan
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- input terminal
- transistor
- negative voltage
- terminal
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 16
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 17
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 26
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 14
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 4
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 3
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 3
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/02—Devices 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
- H01L27/0203—Particular design considerations for integrated circuits
- H01L27/0248—Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Bipolar Transistors (AREA)
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Bipolar Integrated Circuits (AREA)
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。
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
本発明は、負の電圧を入力端子に印加した場合に、内部
回路を保護する保護回路を具備する半導体集積回路に関
するものである。
回路を保護する保護回路を具備する半導体集積回路に関
するものである。
従来の技術
従来、負の電圧を入力端子に印加した場合に内部回路を
保護するために動作する保護回路(以後、対アース間保
護回路と記す。)を具備する半導体集積回路において、
対アース間保護回路の周辺のレイアウトは第5図に示す
ような構成であった。第5図において、7は半導体集積
回路、2は入力端子、4は対アース間保護回路、5は内
部回路である。入力端子2は内部回路5に接続されると
ともに、対アース間保護回路4にも接続されている。入
力端子2に負の電圧が印加されると、対アース間保護回
路4が動作し、内部回路5を保護する。
保護するために動作する保護回路(以後、対アース間保
護回路と記す。)を具備する半導体集積回路において、
対アース間保護回路の周辺のレイアウトは第5図に示す
ような構成であった。第5図において、7は半導体集積
回路、2は入力端子、4は対アース間保護回路、5は内
部回路である。入力端子2は内部回路5に接続されると
ともに、対アース間保護回路4にも接続されている。入
力端子2に負の電圧が印加されると、対アース間保護回
路4が動作し、内部回路5を保護する。
発明が解決しようとする問題点
第6図に、第5図の対アース間保護回路4としてダイオ
ードを、また、内部回路5としてnpn形トランジスタ
による反転増幅回路を、それぞれ、用いた場合の等価回
路を示す。第6図において、2は入力端子、4は対アー
ス間保護回路、5は内部回路であり、また、対アース間
保護回路4中の8はダイオード、内部回路5のうちの9
は電源端子、10.12は抵抗、11はnpn形トラン
ジスタ、13は出力端子である。第6図において、入力
端子2に正の電圧を印加した場合、ダイオード8は逆方
向にバイアスされ、遮断状態となり、npn形トランジ
スタ11は導通状態となる。入力端子2に負の電圧を印
加した場合、ダイオード8は順方向にバイアスされて導
通状態となり、電流が流れ、内部回路5を保護する。
ードを、また、内部回路5としてnpn形トランジスタ
による反転増幅回路を、それぞれ、用いた場合の等価回
路を示す。第6図において、2は入力端子、4は対アー
ス間保護回路、5は内部回路であり、また、対アース間
保護回路4中の8はダイオード、内部回路5のうちの9
は電源端子、10.12は抵抗、11はnpn形トラン
ジスタ、13は出力端子である。第6図において、入力
端子2に正の電圧を印加した場合、ダイオード8は逆方
向にバイアスされ、遮断状態となり、npn形トランジ
スタ11は導通状態となる。入力端子2に負の電圧を印
加した場合、ダイオード8は順方向にバイアスされて導
通状態となり、電流が流れ、内部回路5を保護する。
第6図の等価回路構成を半導体基板上にレイアウトした
場合の断面構造を第7図に示す。第7図において、2は
入力端子、9は電源端子、15はp形基板、23.25
.26はn形エピタキシャル層、17.18,20.2
1はn形エピタキシャル層23.25.26をアイソレ
ートするためのn十形拡散層、31,34.35はnp
n形トランジスタのベース及び抵抗を形成するためのp
形波散層、30,32.28.33はnpn形トランジ
スタのコレクタ、エミッタ及びn形エピタキシャル層と
のコンタクトを取るためのn十形拡散層である。第7図
においてn十形拡散層28とn十形拡散層17.18及
びp形、基板15がそれぞれ第6図のダイオード8のカ
ソードとアノードを形成し、n十形拡散層30.32が
それぞれ第6図のトランジスタ11のコレクタとエミッ
タを、p形波散層31が第6図のトランジスタ11のベ
ースを形成し、p形波散層34.35はそれぞれ第6図
の抵抗10.12を形成している。またn十形拡散層″
33はn十形拡散層20.21によってアイソレートさ
れたn形エピタキシャル層26の電位を電源電圧にする
ために用いられている。
場合の断面構造を第7図に示す。第7図において、2は
入力端子、9は電源端子、15はp形基板、23.25
.26はn形エピタキシャル層、17.18,20.2
1はn形エピタキシャル層23.25.26をアイソレ
ートするためのn十形拡散層、31,34.35はnp
n形トランジスタのベース及び抵抗を形成するためのp
形波散層、30,32.28.33はnpn形トランジ
スタのコレクタ、エミッタ及びn形エピタキシャル層と
のコンタクトを取るためのn十形拡散層である。第7図
においてn十形拡散層28とn十形拡散層17.18及
びp形、基板15がそれぞれ第6図のダイオード8のカ
ソードとアノードを形成し、n十形拡散層30.32が
それぞれ第6図のトランジスタ11のコレクタとエミッ
タを、p形波散層31が第6図のトランジスタ11のベ
ースを形成し、p形波散層34.35はそれぞれ第6図
の抵抗10.12を形成している。またn十形拡散層″
33はn十形拡散層20.21によってアイソレートさ
れたn形エピタキシャル層26の電位を電源電圧にする
ために用いられている。
第7図において、入力端子2に正電圧を印加するとn形
エピタキシャル層23とn十形拡散層17.18及びp
形基板15のpn接合は逆方向にバイアスされるため、
このpn接合には電流は流れない。p形波散層31とn
十形拡散層32のpn接合は順方向にバイアスされるた
め電流が流れ第6図におけるnpn形トランジスタ11
のベース電流となる。npn形トランジスタ11のコレ
クタには、ベース電流の電流増幅重信されたコレクタ電
流が流れる。つまりnpn形トランジスタ11のベース
電流を!B、電流増幅率をhFE、コレクタ電流をIc
としたとき、Ic= 1BXhpP、の式が成り立ち、
電源端子9の電圧をVCC5出力端子13の電圧をVO
UT、抵抗10の抵抗値をRcとしたとき、npn形ト
ランジスタ11が飽和しない範囲で出力端子13の電圧
は、 VOUT’=VCC−RCX IBXhpHとなる。
エピタキシャル層23とn十形拡散層17.18及びp
形基板15のpn接合は逆方向にバイアスされるため、
このpn接合には電流は流れない。p形波散層31とn
十形拡散層32のpn接合は順方向にバイアスされるた
め電流が流れ第6図におけるnpn形トランジスタ11
のベース電流となる。npn形トランジスタ11のコレ
クタには、ベース電流の電流増幅重信されたコレクタ電
流が流れる。つまりnpn形トランジスタ11のベース
電流を!B、電流増幅率をhFE、コレクタ電流をIc
としたとき、Ic= 1BXhpP、の式が成り立ち、
電源端子9の電圧をVCC5出力端子13の電圧をVO
UT、抵抗10の抵抗値をRcとしたとき、npn形ト
ランジスタ11が飽和しない範囲で出力端子13の電圧
は、 VOUT’=VCC−RCX IBXhpHとなる。
第7図の入力端子2に負の電圧を印加した場合、p形波
散層31とn十形拡散層32でのpn接合は、逆方向に
バイアスされるため電流は流れない。つまり、第6図に
おけるトランジスタのベース電流が流れず、コレクタ電
流も流れない。
散層31とn十形拡散層32でのpn接合は、逆方向に
バイアスされるため電流は流れない。つまり、第6図に
おけるトランジスタのベース電流が流れず、コレクタ電
流も流れない。
よって、このときの出力端子13の電圧VOUTは、電
源電圧VCCに一致しなければならない。しかしながら
、ダイオード8が導通するため、V OUTが変化する
。この様子を第8図によって、さらに詳しく説明する。
源電圧VCCに一致しなければならない。しかしながら
、ダイオード8が導通するため、V OUTが変化する
。この様子を第8図によって、さらに詳しく説明する。
第8図は入力端子2に負の電圧を印加した場合の動作に
ついて、注入された電子を基本にして描いた図である。
ついて、注入された電子を基本にして描いた図である。
入力端子2に負の電圧を印加すると、n形エピタキシャ
ル層23とn十形拡散層17.18及びp形基板15は
順方向にバイアスされ、n十形拡散層18及びp形基板
15とn形エピタキシャル層25のpn接合は逆方向に
バイアスされている。順方向バイアスで注入される電子
は、n十形拡散層17.18及びp形基板15に入る。
ル層23とn十形拡散層17.18及びp形基板15は
順方向にバイアスされ、n十形拡散層18及びp形基板
15とn形エピタキシャル層25のpn接合は逆方向に
バイアスされている。順方向バイアスで注入される電子
は、n十形拡散層17.18及びp形基板15に入る。
n十形拡散層17.18及びp形基板15に入った電子
の大多数は、グランドに流れるが、一部の電子は逆バイ
アスされたn形エピタキシャル層25に到達し、n十形
拡散層30から流出する。つまりn十形拡散層28、及
び30がそれぞれエミッタとコレクタ、そしてn十形拡
散層18.p形基板15がベースとなる寄生npn形ト
ランジスタ構造が形成される。この寄生npn形トラン
ジスタを考慮して第6図の回路を書き直すと、第9図の
ようになる。第9図において、37は寄生npn形トラ
ンジスタであり、ベース、コレクタ、エミッタがそれぞ
れグランド、出力端子13.入力端子2に接続された形
になる。第9図において入力端子2に負の電圧を印加す
ると、寄生npn形トランジスタ37のエミッタベース
間は、順方向にバイアスされるため、エミッタ電流が流
れる。寄生npn形トランジスタ37のエミッタ電流、
コレクタ電流をそれぞれIE’+ r’c’とし、電
流増幅率をhPE’とすると・−hFE’ コレクタ電流は、Ic1 +hPE’ ””となり、出
力端子13の電圧VOUT’は、 VOUT’ < VCCになる誤動作が生じてしまうと
いう問題点があった。
の大多数は、グランドに流れるが、一部の電子は逆バイ
アスされたn形エピタキシャル層25に到達し、n十形
拡散層30から流出する。つまりn十形拡散層28、及
び30がそれぞれエミッタとコレクタ、そしてn十形拡
散層18.p形基板15がベースとなる寄生npn形ト
ランジスタ構造が形成される。この寄生npn形トラン
ジスタを考慮して第6図の回路を書き直すと、第9図の
ようになる。第9図において、37は寄生npn形トラ
ンジスタであり、ベース、コレクタ、エミッタがそれぞ
れグランド、出力端子13.入力端子2に接続された形
になる。第9図において入力端子2に負の電圧を印加す
ると、寄生npn形トランジスタ37のエミッタベース
間は、順方向にバイアスされるため、エミッタ電流が流
れる。寄生npn形トランジスタ37のエミッタ電流、
コレクタ電流をそれぞれIE’+ r’c’とし、電
流増幅率をhPE’とすると・−hFE’ コレクタ電流は、Ic1 +hPE’ ””となり、出
力端子13の電圧VOUT’は、 VOUT’ < VCCになる誤動作が生じてしまうと
いう問題点があった。
本発明は、このような保護回路4が能動状態になった場
合にも内部回路5が、誤動作しない半導体集積回路を提
供することを目的とするものである。
合にも内部回路5が、誤動作しない半導体集積回路を提
供することを目的とするものである。
問題点を解決するための手段
この問題を解決するために、本発明は、保護回路の周囲
を正の電位に保たれた分離領域で囲んだものである。
を正の電位に保たれた分離領域で囲んだものである。
作用
この構造により、半導体集積回路の入力端子に負の電圧
がかかり、保護回路が能動状態になったとき、寄生トラ
ンジスタのコレクタは、保護回路周辺の分離領域となり
、内部回路が誤動作を起こさない2こととなる。
がかかり、保護回路が能動状態になったとき、寄生トラ
ンジスタのコレクタは、保護回路周辺の分離領域となり
、内部回路が誤動作を起こさない2こととなる。
実施例
第1図は本発明の一実施例による半導体集積回路のレイ
アウト構造を示したものである。第1図において半導体
集積回路1の入力端子2は、内部回路5へ接続されると
ともに対アース間保護回路4にも接続され、保護回路4
は、エピタキシャル層の電位が正電圧に保たれたアイソ
レーション領域6に周囲を囲まれている。
アウト構造を示したものである。第1図において半導体
集積回路1の入力端子2は、内部回路5へ接続されると
ともに対アース間保護回路4にも接続され、保護回路4
は、エピタキシャル層の電位が正電圧に保たれたアイソ
レーション領域6に周囲を囲まれている。
第2図は、第6図示の等価回路を第1図のレイアウト構
成で半導体基板上にレイアウトした断面構造を示した図
である。第2図において、第7図と同じ機能をもつ部分
には、第7図と同一の記号を符して説明を省略する。第
2図において、22゜24は対アース間保護回路を取り
囲むn形エピタキシャル層、27.29はそれぞれ、n
形エピタキシャル層22.24の電位を電源電圧に保つ
ためのn十形拡散層、16.19はこれらのn十形拡散
層27.29を取り囲むn十形拡散層である。
成で半導体基板上にレイアウトした断面構造を示した図
である。第2図において、第7図と同じ機能をもつ部分
には、第7図と同一の記号を符して説明を省略する。第
2図において、22゜24は対アース間保護回路を取り
囲むn形エピタキシャル層、27.29はそれぞれ、n
形エピタキシャル層22.24の電位を電源電圧に保つ
ためのn十形拡散層、16.19はこれらのn十形拡散
層27.29を取り囲むn十形拡散層である。
第2図において、入力端子2に正の電圧が印加された場
合は、従来の構成における動作と同じなので、ここでは
省略する。第2図において、入力端子2に負の電圧が印
加されるとp膨拡散層31とn十形拡散層32でのpn
接合は逆方向にバイアスされるため電流が流れない。一
方、保護回路4の動作については、第3図によって、注
入された電子を基本にして詳しく説明する。
合は、従来の構成における動作と同じなので、ここでは
省略する。第2図において、入力端子2に負の電圧が印
加されるとp膨拡散層31とn十形拡散層32でのpn
接合は逆方向にバイアスされるため電流が流れない。一
方、保護回路4の動作については、第3図によって、注
入された電子を基本にして詳しく説明する。
第3図において、入力端子2に負の電圧を印加するとn
形エピタキシャル層23と、n十形拡散層1.7.18
及びp形基板15は順方向にバイアスされ、n十形拡散
層16.17.18.19及びp形基板15と、n形エ
ピタキシャル層22゜24のpn接合は逆方向にバイア
スされている。
形エピタキシャル層23と、n十形拡散層1.7.18
及びp形基板15は順方向にバイアスされ、n十形拡散
層16.17.18.19及びp形基板15と、n形エ
ピタキシャル層22゜24のpn接合は逆方向にバイア
スされている。
n形エピタキシャル層23から注入された電子は、n十
形拡散層17.18及びp形基板15に入り、その大多
数は、グランドに流れるが、一部の電子は、n形エピタ
キシャル層22.24に入り、n十形拡散層27.29
から流出する。つまり、n十形拡散層28、及び27.
29がそれぞれエミッタとコレクタ、そしてn十形拡散
層17.18及びp形基板15カーベ」スとなる寄生n
pn形トランジスタ構造が形成される。この寄生npn
形トランジスタを考慮して等価回路を書き直すと第4図
のようになる。第4図において、14は寄生npn形ト
ランジスタであり、ベース、エミッタは第9図の場合と
同様にそれぞれグランド、入力端子2に接続されるが、
コレクタは出力端子13ではなく、電源端子9に接続さ
れることになる。第4図において入力端子2に負の電圧
を印加すると、npn形トランジスタ14のエミッタベ
ース間は、順方向にバイアスされるためエミッタ電流が
流れる。寄生npn形トランジスタ14めエミッ゛り電
□流、コレクタ電流をそれぞれIE″、 IC″とし
電流増幅率をhFE’とすると、 かしながら、寄生npn形トランジスタ14のコレクタ
は、電源端子9に直接接続されているため、コレクタ電
流は、電源端子9より供給される。このため内部回路5
には全く影響せず、誤動作は起こらない。
形拡散層17.18及びp形基板15に入り、その大多
数は、グランドに流れるが、一部の電子は、n形エピタ
キシャル層22.24に入り、n十形拡散層27.29
から流出する。つまり、n十形拡散層28、及び27.
29がそれぞれエミッタとコレクタ、そしてn十形拡散
層17.18及びp形基板15カーベ」スとなる寄生n
pn形トランジスタ構造が形成される。この寄生npn
形トランジスタを考慮して等価回路を書き直すと第4図
のようになる。第4図において、14は寄生npn形ト
ランジスタであり、ベース、エミッタは第9図の場合と
同様にそれぞれグランド、入力端子2に接続されるが、
コレクタは出力端子13ではなく、電源端子9に接続さ
れることになる。第4図において入力端子2に負の電圧
を印加すると、npn形トランジスタ14のエミッタベ
ース間は、順方向にバイアスされるためエミッタ電流が
流れる。寄生npn形トランジスタ14めエミッ゛り電
□流、コレクタ電流をそれぞれIE″、 IC″とし
電流増幅率をhFE’とすると、 かしながら、寄生npn形トランジスタ14のコレクタ
は、電源端子9に直接接続されているため、コレクタ電
流は、電源端子9より供給される。このため内部回路5
には全く影響せず、誤動作は起こらない。
発明の効果
以上のように、本発明によれば、半導体集積回路の入力
端子に負の電圧が印加され、対アース間の保護回路が能
動状態となった場合においても内部回路への影響を防ぎ
誤動作を防止することができるという効果が得られる。
端子に負の電圧が印加され、対アース間の保護回路が能
動状態となった場合においても内部回路への影響を防ぎ
誤動作を防止することができるという効果が得られる。
第1図は本発明の半導体集積回路の一実施例の平面構造
を示すレイアウト図、第2図は前記実施例の断面図、第
3図は前記実施例の動作説明図、第4図は同実施例にお
いて寄生npn形トランジスタを考慮した等価回路図、
第5図は従来の半導体集積回路の平面構造を示すレイア
ウト図、第6図は前記従来例の等価回路図、第7図は前
記従来例の断面図、第8図は前記従来例の動作説明図、
第9図は前記従来例において寄生npn形トランジスタ
を考慮した等価回路図である。 1.7・・・・・・半導体集積回路、2・・・・・・入
力端子、4・・・・・・保護回路、5・・・・・・内部
回路、6・・・・・・正の電位に保たれたアイソレージ
日ン領域、8・・・・・・保護ダイオード、11・・・
・・・npn形トランジスタ、10.12・・・・・・
抵抗、14.37・・・・・・寄生npn形トランジス
タ。 第4図 第6図 第7図
を示すレイアウト図、第2図は前記実施例の断面図、第
3図は前記実施例の動作説明図、第4図は同実施例にお
いて寄生npn形トランジスタを考慮した等価回路図、
第5図は従来の半導体集積回路の平面構造を示すレイア
ウト図、第6図は前記従来例の等価回路図、第7図は前
記従来例の断面図、第8図は前記従来例の動作説明図、
第9図は前記従来例において寄生npn形トランジスタ
を考慮した等価回路図である。 1.7・・・・・・半導体集積回路、2・・・・・・入
力端子、4・・・・・・保護回路、5・・・・・・内部
回路、6・・・・・・正の電位に保たれたアイソレージ
日ン領域、8・・・・・・保護ダイオード、11・・・
・・・npn形トランジスタ、10.12・・・・・・
抵抗、14.37・・・・・・寄生npn形トランジス
タ。 第4図 第6図 第7図
Claims (1)
- 入力端子に負の電圧が印加された場合に動作して、同入
力端子に結合の内部回路を保護する保護回路を有し、前
記保護回路の周囲を正の電位に保たれた分離領域で取り
囲んだことを特徴とする半導体集積回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31230586A JPS63164457A (ja) | 1986-12-26 | 1986-12-26 | 半導体集積回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31230586A JPS63164457A (ja) | 1986-12-26 | 1986-12-26 | 半導体集積回路 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63164457A true JPS63164457A (ja) | 1988-07-07 |
Family
ID=18027651
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP31230586A Pending JPS63164457A (ja) | 1986-12-26 | 1986-12-26 | 半導体集積回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63164457A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0725442A1 (en) * | 1995-01-31 | 1996-08-07 | STMicroelectronics S.r.l. | Monolithic output stage self-protected against latch-up phenomena |
KR100463681B1 (ko) * | 1997-05-23 | 2005-04-19 | 삼성전자주식회사 | 하드디스크드라이브어셈블리의클램핑장치 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5821354A (ja) * | 1981-07-29 | 1983-02-08 | Nippon Denso Co Ltd | 半導体装置 |
-
1986
- 1986-12-26 JP JP31230586A patent/JPS63164457A/ja active Pending
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