TW201306416A - 具有靜電放電保護效應的電子裝置 - Google Patents

具有靜電放電保護效應的電子裝置 Download PDF

Info

Publication number
TW201306416A
TW201306416A TW100126727A TW100126727A TW201306416A TW 201306416 A TW201306416 A TW 201306416A TW 100126727 A TW100126727 A TW 100126727A TW 100126727 A TW100126727 A TW 100126727A TW 201306416 A TW201306416 A TW 201306416A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
pad
type transistor
node
electronic device
resistor
Prior art date
Application number
TW100126727A
Other languages
English (en)
Inventor
Kun-Tai Wu
Chien-Kuo Wang
Original Assignee
Raydium Semiconductor Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Raydium Semiconductor Corp filed Critical Raydium Semiconductor Corp
Priority to TW100126727A priority Critical patent/TW201306416A/zh
Priority to CN2011102874340A priority patent/CN102904236A/zh
Priority to US13/549,727 priority patent/US20130027823A1/en
Publication of TW201306416A publication Critical patent/TW201306416A/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/04—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage
    • H02H9/045—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage adapted to a particular application and not provided for elsewhere
    • H02H9/046—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage adapted to a particular application and not provided for elsewhere responsive to excess voltage appearing at terminals of integrated circuits

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

本發明揭示一種具有靜電放電保護效應的電子裝置。該電子裝置包含一上側單元、一下側單元以及一位準轉換電路。該上側單元包含一第一銲墊和一第二銲墊。該下側單元包含一第三銲墊和一第四銲墊。該位準轉換電路連接於該上側單元的該第一銲墊和該下側單元的該第四銲墊之間。該位準轉換電路包含一第一電阻、一箝制元件、一第二電阻和一N型電晶體。該第一電阻連接於該第一銲墊和一第一節點之間。該箝制元件連接至該第一銲墊和一第二節點之間。該第二電阻連接於該第一節點和該第二節點之間。該N型電晶體的源極和本體共同連接至該第四銲墊，汲極連接至該第一節點，且閘極連接至該下側單元。

Description

具有靜電放電保護效應的電子裝置
本發明係關於一種具有靜電放電保護效應的電子裝置。
靜電放電保護(ESD protection)是各種電路模組設計中重要的一環。存在於環境中的靜電電壓可能高達數千伏特，如果沒有特殊的保護電路，高壓靜電在放電瞬間所產生極大的靜電流將有可能會流入內部的電路，而造成元件的失效或損害。因此，為了提高電子產品的可靠度，在多數的精密電子裝置中通常需要額外設計一靜電放電保護電路來適當地排除可能發生的靜電，以保護在電子裝置內的電路。
圖1繪示一典型的使用於照明裝置的靜電放電保護電路的架構示意圖。該照明裝置10包含一上側(high side)單元12和一下側(low side)單元14。參照圖1，該上側單元12包含銲墊122及124和一ESD箝制電路126。該銲墊122連接至一第一高電壓(例如，700V)，而該銲墊124連接至一第二高電壓(例如，680V)。該ESD箝制電路126連接於該些銲墊122及124之間。該下側單元14包含銲墊142及144和一ESD箝制電路146。該銲墊142連接至一低電壓(例如，20V)，而該銲墊144連接至一地端。該ESD箝制電路146連接於該些銲墊142及144之間。該ESD箝制電路126和該ESD箝制電路146在一般的工作情形下是關閉的狀態。然而，當靜電放電所產生的高電流由銲墊122或142流入時，該ESD箝制電路126和該ESD箝制電路146便會啟動，以將靜電放電的高電流排放至銲墊124或144，使其不會流入內部電路128和148，避免造成內部電路的損害。
在習知架構中，一位準轉換電路(level shifter)16連接於該上側單元12和一下側單元14之間，以提供一轉換後的電壓至該上側單元12的電路中。參照圖1，該位準轉換電路16包含一NMOS電晶體M1、一限流電阻R1和一齊納二極體D1。當該NMOS電晶體M1截止時，其源極至汲極間的電壓差為該第一高電壓減去地端的電壓(約為700V)。因此，該該NMOS電晶體M1在實施時須選用一可耐壓至700V以上的高壓電晶體。
然而，參照圖2，在進行人體放電(human body mode)測試時，一高達2KV的高電壓會由銲墊122進入至該上側方塊12的電路中。當該ESD箝制電路126尚未致動時，該高電壓可能會施加至該齊納二極體D1和該NMOS電晶體M1上，而導致該NMOS電晶體M1燒毀。因此，有必要提出一種改良的靜電放電保護電路，以解決上述問題。
本發明之目的係提供一種具有靜電放電保護效應的電子裝置。該電子裝置包含一上側單元、一下側單元以及一位準轉換電路。該上側單元包含一第一銲墊、一第二銲墊和連接於該第一銲墊和該第二銲墊之間的一靜電放電保護電路。該下側單元包含一第三銲墊、一第四銲墊和連接於該第三銲墊和該第四銲墊之間的一靜電放電保護電路。該位準轉換電路連接於該上側單元的該第一銲墊和該下側單元的該第四銲墊之間。該位準轉換電路包含一第一電阻、一箝制元件、一第二電阻和一第一N型電晶體。該第一電阻連接於該第一銲墊和一第一節點之間。該箝制元件連接至該第一銲墊和一第二節點之間。該第二電阻連接於該第一節點和該第二節點之間。該第一N型電晶體的源極和本體共同連接至該第四銲墊，汲極連接至該第一節點，且閘極連接至該下側單元。
圖3顯示結合本發明一實施例之具有靜電放電保護效應的電子裝置30的架構示意圖。參照圖3，該電子裝置30包含一上側單元32、一位準轉換電路34和一下側單元36。該位準轉換電路34連接於該上側單元32和該下側單元36之間。
參照圖3，該上側單元32包含銲墊322及324、一ESD箝制電路326和一緩衝單元328。該銲墊322連接至一第一高電壓源(例如，700V)，而該銲墊324連接至一第二高電壓源(例如，680V)。該ESD箝制電路326連接於該些銲墊322及324之間。該緩衝單元328用以提供一校正後的數位信號至該上側單元32的核心電路(未繪出)中。
該下側單元36包含銲墊362及364、一ESD箝制電路366和一緩衝單元368。該銲墊362連接至一第一低電壓源(例如，20V)，而該銲墊364連接至一接地端。該ESD箝制電路366連接於該些銲墊362及364之間。該緩衝單元368用以提供一校正後的數位信號至該下側單元36的核心電路(未繪出)中。
參照圖3，該位準轉換電路34包含一NMOS電晶體N1、電阻R1及R2和一箝制元件342。該電阻R1連接於該上側單元32中的該銲墊322和一節點A之間。該箝制元件362連接於該上側單元32中的該銲墊322和一節點B之間。該電阻R2連接於該節點A和該節點B之間。該NMOS電晶體N1的源極和本體共同連接至該下側單元34中的該銲墊344，汲極連接至該節點A，而閘極連接至該下側單元36中的該緩衝單元368。該位準轉換電路34用以提供一轉換後的電壓至該上側單元32的該緩衝單元328中。
在正常運作時，圖3中的該ESD箝制電路326和該ESD箝制電路366是關閉的狀態。該NMOS電晶體N1根據該緩衝單元368的輸出信號而作動。在本實施例中，該緩衝單元368由串聯連接於該銲墊362和該銲墊364之間的一P型電晶體P2和一N型電晶體N3所組成，而該緩衝單元328由串聯連接於該銲墊322和該銲墊324之間的一P型電晶體P1和一N型電晶體N2所組成。當該緩衝單元368中的該N型電晶體N3導通時，該緩衝單元368輸出一0V的電壓信號，使得該NMOS電晶體N1截止。當該NMOS電晶體N1截止時，節點A的電壓為700V，且該緩衝單元328中的N型電晶體N2會導通以輸出一680V的電壓信號。
反之，當該緩衝單元368中的該P型電晶體P2導通時，該緩衝單元368輸出一20V的電壓信號，使得該NMOS電晶體N1導通。當該NMOS電晶體N1導通時，該電阻R1作為一限流電阻以調整該N型電晶體N1的工作電流。此時，該箝制元件342會作動以箝制節點B的電壓，藉以限制該P型電晶體P1源極至閘極間的跨壓。在本實施例中，該箝制元件342由一齊納二極體D1所實施。然而，本發明不應以此為限。當該箝制元件342設計為一齊納二極體D1時，其導通時的電壓降可選擇為8V。此時，該PMOS電晶體P1會導通以輸出一700V的電壓信號。
參照圖4，在進行人體放電測試時，一高達2KV的靜電高電壓會由銲墊322進入至該上側單元32的電路中。當該ESD箝制電路326尚未致動時，該高電壓會施加至該齊納二極體D1、該電阻R2和該NMOS電晶體N1上。該電阻R2的阻值之選擇係用以降低該NMOS電晶體N1的源極和汲極間的電壓降。在本發明一較佳實施例中，該靜電高電壓值減去該箝制元件342上的電壓降和該電阻R2上的電壓降之總和後會大於該該NMOS電晶體N1的崩潰電壓值700V。因此，藉由插入該電阻R2，在該ESD箝制電路326尚未致動時，該NMOS電晶體N1仍可通過靜電高電壓測試而不致燒毀。
本發明之技術內容及技術特點已揭示如上，然而熟悉本項技術之人士仍可能基於本發明之教示及揭示而作種種不背離本發明精神之替換及修飾。因此，本發明之保護範圍應不限於實施例所揭示者，而應包括各種不背離本發明之替換及修飾，並為隨後之申請專利範圍所涵蓋。
10．．．照明裝置
12．．．上側單元
122,124．．．銲墊
126．．．ESD箝制電路
128．．．內部電路
14．．．下側單元
142,144．．．銲墊
146．．．ESD箝制電路
148．．．內部電路
16．．．位準轉換電路
30．．．電子裝置
32．．．上側單元
322,324．．．銲墊
326．．．ESD箝制電路
328．．．緩衝單元
34．．．位準轉換電路
342．．．箝制元件
36．．．下側單元
362,364．．．銲墊
366．．．ESD箝制電路
368．．．緩衝單元
A．．．節點
D1．．．齊納二極體
M1．．．N型電晶體
N1~N3．．．N型電晶體
P1~P2．．．P型電晶體
R1~R2．．．電阻
圖1繪示一典型的使用於照明裝置的靜電放電保護電路的架構示意圖；
圖2顯示該靜電放電保護電路進行人體放電測試時的示意圖；
圖3顯示結合本發明一實施例之具有靜電放電保護效應的電子裝置的架構示意圖；以及
圖4顯示該電子裝置進行人體放電測試時的示意圖。
30．．．電子裝置
32．．．上側單元
322,324．．．銲墊
326．．．ESD箝制電路
328．．．緩衝單元
34．．．位準轉換電路
342．．．箝制元件
36．．．下側單元
362,364．．．銲墊
366．．．ESD箝制電路
368．．．緩衝單元
A．．．節點
D1．．．齊納二極體
N1~N3．．．N型電晶體
P1~P2．．．P型電晶體
R1~R2．．．電阻

Claims (7)

  1. 一種具有靜電放電保護效應的電子裝置，該電子裝置包含：一上側單元，包含一第一銲墊、一第二銲墊和連接於該第一銲墊和該第二銲墊之間的一靜電放電保護電路；一下側單元，包含一第三銲墊、一第四銲墊和連接於該第三銲墊和該第四銲墊之間的一靜電放電保護電路；以及一位準轉換電路，連接於該上側單元的該第一銲墊和該下側單元的該第四銲墊之間，該位準轉換電路包含：一第一電阻，連接於該第一銲墊和一第一節點之間；一箝制元件，連接至該第一銲墊和一第二節點之間；一第二電阻，連接於該第一節點和該第二節點之間；及一第一N型電晶體，其源極和本體共同連接至該第四銲墊，其汲極連接至該第一節點，且其閘極連接至該下側單元。
  2. 根據請求項1所述之電子裝置，其中當該第一銲墊接收一高壓靜電壓時，該高壓靜電壓值減去該箝制元件上的電壓降和該第二電阻上的電壓降之總和後會大於該第一N型電晶的崩潰電壓值。
  3. 根據請求項2所述之電子裝置，其中該箝制元件為一齊納二極體。
  4. 根據請求項1所述之電子裝置，其中該第一銲墊用以接收一第一高電壓，該第二銲墊用以接收一第二高電壓，且該齊納二極體導通時的電壓差小於該第一高電壓和該第二高電壓之差值。
  5. 根據請求項1所述所述之電子裝置，其中該上側單元包含串聯連接於該第一銲墊和該第二銲墊之間的一第一P型電晶體和一第二N型電晶體，且該第一P型電晶體之一閘極和該第二N型電晶體之一閘極連接至該第二節點。
  6. 根據請求項1所述之電子裝置，其中該下側單元包含串聯連接於該第三銲墊和該第四銲墊之間的一第二P型電晶體和一第三N型電晶體，且該第二P型電晶體之一汲極和該第三N型電晶體的一汲極連接至該第一N型電晶體的該閘極。
  7. 根據請求項1所述之電子裝置，其中該第一電阻的阻值係根據該第一N型電晶體的工作電流而調整。
TW100126727A 2011-07-28 2011-07-28 具有靜電放電保護效應的電子裝置 TW201306416A (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW100126727A TW201306416A (zh) 2011-07-28 2011-07-28 具有靜電放電保護效應的電子裝置
CN2011102874340A CN102904236A (zh) 2011-07-28 2011-09-15 具有静电放电保护效应的电子装置
US13/549,727 US20130027823A1 (en) 2011-07-28 2012-07-16 Electric apparatus with esd protection effect

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW100126727A TW201306416A (zh) 2011-07-28 2011-07-28 具有靜電放電保護效應的電子裝置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW201306416A true TW201306416A (zh) 2013-02-01

Family

ID=47576349

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW100126727A TW201306416A (zh) 2011-07-28 2011-07-28 具有靜電放電保護效應的電子裝置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20130027823A1 (zh)
CN (1) CN102904236A (zh)
TW (1) TW201306416A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI620301B (zh) * 2014-02-28 2018-04-01 Infineon Technologies Ag Integrated circuit with ESD protection structure and photon source

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101923763B1 (ko) 2015-03-13 2018-11-30 매그나칩 반도체 유한회사 레벨 쉬프트 회로 보호용 정전기 방전 보호 회로 및 소자
CN110492459A (zh) * 2018-05-15 2019-11-22 广州小鹏汽车科技有限公司 一种高压放电方法、装置及电机
KR102681356B1 (ko) * 2018-12-21 2024-07-05 주식회사 엘엑스세미콘 정전기 방전 보호 회로

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000286391A (ja) * 1999-03-31 2000-10-13 Fuji Electric Co Ltd レベルシフタ
PT102297A (pt) * 1999-04-28 2000-10-31 Inst Superior Tecnico Circuitos integrados inteligentes de potencia configuraveis e dispositivos semicondutores
JP4652703B2 (ja) * 2004-03-10 2011-03-16 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体回路装置及びマルチ・チップ・パッケージ
JP4806540B2 (ja) * 2005-05-18 2011-11-02 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体集積回路装置
CN100536132C (zh) * 2005-06-20 2009-09-02 昂宝电子（上海）有限公司 对多种电压下的信号的静电放电保护系统与方法
KR100639231B1 (ko) * 2005-12-30 2006-11-01 주식회사 하이닉스반도체 정전기 방전 보호 회로
JP4337904B2 (ja) * 2007-04-12 2009-09-30 セイコーエプソン株式会社 集積回路装置および電子機器
JP4993092B2 (ja) * 2007-05-31 2012-08-08 富士電機株式会社 レベルシフト回路および半導体装置
CN101521372B (zh) * 2008-02-27 2011-02-16 瑞鼎科技股份有限公司 具有静电放电保护电路的集成电路
CN101997304A (zh) * 2009-08-26 2011-03-30 瑞鼎科技股份有限公司 静电防护电路
US8004339B2 (en) * 2009-11-19 2011-08-23 Integrated Device Technology, Inc. Apparatuses and methods for a level shifter with reduced shoot-through current
JP5491969B2 (ja) * 2010-05-31 2014-05-14 ローム株式会社 トランスミッタ、インタフェイス装置、車載通信システム

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI620301B (zh) * 2014-02-28 2018-04-01 Infineon Technologies Ag Integrated circuit with ESD protection structure and photon source
US9953968B2 (en) 2014-02-28 2018-04-24 Infineon Technologies Ag Integrated circuit having an ESD protection structure and photon source

Also Published As

Publication number Publication date
US20130027823A1 (en) 2013-01-31
CN102904236A (zh) 2013-01-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8072721B2 (en) ESD protection using a capacitivly-coupled clamp for protecting low-voltage core transistors from high-voltage outputs
US8693150B2 (en) Semiconductor apparatus
TWI397231B (zh) 嵌制電源熱插拔所造成電壓突波之電路及相關晶片
US9755425B2 (en) Power switch device
JP6708989B2 (ja) 静電気放電保護デバイス及び回路装置
JP2010130822A (ja) 半導体装置
JP6271461B2 (ja) 半導体装置
TWI548184B (zh) 用於電子裝置之保護裝置及方法
US10063048B2 (en) Dynamic trigger voltage control for an ESD protection device
JP5991939B2 (ja) 半導体デバイス駆動回路および半導体デバイス駆動装置
JP2010535007A (ja) 耐電圧型フローティングｎウェル回路
US20170163032A1 (en) Area-efficient active-fet esd protection circuit
TW201306416A (zh) 具有靜電放電保護效應的電子裝置
CN104578025B (zh) 用于高压集成电路的过压保护电路
TWI500227B (zh) 積體電路之過度電性應力保護電路
EP2244292A1 (en) Integrated circuit with ESD protection unit
JP6601026B2 (ja) 半導体スイッチ回路及び半導体リレー回路
TW201532386A (zh) 可快速切換閘極電位之輸出緩衝器及靜電防護電路
KR100907894B1 (ko) 정전기 방전 보호회로
US10607949B2 (en) Electrostatic discharge (ESD) protection for a high side driver circuit
JP6520521B2 (ja) 半導体スイッチ回路及び半導体リレー回路
JP2007173444A (ja) 半導体装置
TW201528668A (zh) 具有突波電流保護裝置之升壓式直流對直流轉換器及突波電流保護方法
TWI509928B (zh) 靜電放電防護裝置以及電路與解耦合方法
TWI391030B (zh) 用於一積體電路中提升靜電放電保護的方法及相關裝置及相關積體電路