用于级联电压管脚的组合esd有源钳位电路的制作方法_4

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者以与正常电路操作(比如在上电期间)一致的速率增加时,那么触发电路821不会检测到电压尖峰并且不会发送用于接通大MOS 802的栅极信号。然而,如果在电压管脚806和810处出现ESD事件,则跨电压管脚806和810的电压可能迅速地尖峰化,在该情况下,触发电路821检测到电压尖峰并且向大MOS 802发送接通大M0S802的栅极控制信号。在大MOS 802接通时,过电压条件引起的电流经过大MOS 802流向接地而不是流过功能电路装置836,后者可能潜在地损坏功能电路装置836。
[0070]触发电路821包括晶体管842A、电阻器844A、电容器846A、二极管850A和二极管852A。在图8的示例中,晶体管842A可以是P沟道M0SFET,其中晶体管842A的源极连接到电压管脚806并且晶体管842A的漏极连接到大MOS 802的栅极。电容器846A具有连接到晶体管842A的栅极(在节点845A处)的一个端子和连接到接地的一个端子。电阻器844A的一个端子连接到电压管脚806,而电阻器844A的另一端子在节点845A处连接到,晶体管842A的栅极和电容器846A的端子二者。
[0071]触发电路822包括晶体管842B、电阻器844B、电容器846B、二极管850B和二极管852B。在图8的示例中,晶体管842B可以是P沟道M0SFET,其中晶体管842B的源极连接到电压管脚806并且晶体管842B的漏极连接到大MOS 802的栅极。电容器846B具有连接到晶体管842B的栅极的一个端子和连接到电压管脚808的一个端子。电阻器844B的一个端子连接到电压管脚806,而电阻器844B的另一端子连接到,晶体管842B的栅极和电容器846B的端子二者。
[0072]触发电路823包括晶体管842C、电阻器844C、电容器846C、二极管850C和二极管852C。在图8的示例中,晶体管842C可以是P沟道M0SFET,其中晶体管842C的源极连接到电压管脚808并且晶体管842C的漏极连接到大MOS 802的栅极。电容器846C具有连接到晶体管842C的栅极的一个端子和连接到电压管脚810的一个端子。电阻器844C的一个端子连接到电压管脚808,而电阻器844C的另一端子连接到,晶体管842C的栅极和电容器846C的端子二者。触发电路823也包括用于防止自大MOS 802的栅极的不希望的电流路径的二极管865,该电流路径可能避免大MOS 802接通。
[0073]如以上介绍的那样,触发电路821被配置用于检测跨电压管脚806和810的电压尖峰。当在节点845A处的电压在门限电平以下时,无电流从晶体管842A的源极流向晶体管842A的漏极。当在无电流流过晶体管842A时,在大MOS 802的栅极不存在用于接通大MOS 802的栅极信号。当在节点845A处的电压在门限电平以上时,电流从晶体管842A的源极流向晶体管842A的漏极从而使得在大MOS 802的栅极处存在使大MOS 802接通的栅极信号。因此,触发电路821被配置用于在845A产生如下电压,该电压在正常操作期间在门限电平以下,但是在电压尖峰存在时在门限电平以上。
[0074]响应于在管脚806与管脚810之间出现电压尖峰,在节点845A处的电压由于电容器846A的存在而不会立即跟随在管脚806处的电压。晶体管842A接通从而使电流流过晶体管842A,这就接通了大MOS 802。然后ESD电流由大MOS 802从管脚806向管脚810传导。在ESD事件之后,在由电阻器844A和电容器846A的RC时间常数定义的一定时间段(例如300ns)之后,节点845A将经由电阻器844A被放电至与电压管脚806相同的电势。晶体管842A关断从而造成大MOS 802关断。触发电路822和823大体被配置为以与关于触发电路812描述的相同方式操作。
[0075]在另一示例中,在正常操作条件之下,电压管脚808接收电压VS,并且电压管脚810接收电压GND,这意味着跨电压管脚808和810的电压是VCP - GND。电路800包括可以在电压VCP -GND下操作的功能电路装置834。当跨电压管脚808和810的电压在VCP -GND相对地稳定、或者以与正常操作一致的速率增加时,那么触发电路823不会检测到电压尖峰并且不会发送用于接通大MOS 802的栅极信号。然而,如果在电压管脚808和810处出现ESD事件,则跨电压管脚808和810的电压可以迅速地尖峰化,在该情况下,触发电路823检测到过电压条件并且向大MOS 802发送接通大MOS 802的栅极控制信号。在大MOS 802接通时,过电压条件引起的电流经过二极管816,并且经过大MOS 802流向接地而不是流过功能电路装置834,后者可能潜在地损坏功能电路装置834。触发电路822的行为方式大体为以上关于触发电路821和触发电路823描述。
[0076]图9示出根据本公开内容的技术的包括ESD保护的电路900。电路900包括大MOS902、触发电路块904以及电压管脚906、908和910。电路900也包括二极管916和二极管918,这些二极管是正向偏置二极管。触发电路块904包括触发电路921、触发电路922和触发电路923以及电阻器951。标注为触发电路921的虚线旨在于意味着表示,触发电路921是触发电路922和触发电路923的组合。电路900也包括功能电路装置932、功能电路装置934和功能电路装置936。在电路900中实施的ESD保护被配置用于保护功能电路装置932、功能电路装置934和功能电路装置936。图9也示出栅极保护电路装置,该栅极保护电路装置包括以串联配置对准在大MOS 902的栅极与源极之间的齐纳二极管(例如图9中的二极管953和955)的堆叠。
[0077]在图9的示例中,电压管脚906被配置用于接收电压VCP ;电压管脚908被配置用于接收电压VS ;并且电压管脚910被配置用于接收电压GND。在图9的示例中,大MOS 902可以是η型横向DMOS晶体管。大MOS 902的漏极连接到电路900的最高电压输入管脚,该电压输入管脚在图9的示例中是电压管脚906,并且大MOS 902的源极连接到电路900的最低电压输入管脚,该电压输入管脚在图9的示例中是电压管脚910。电压VS可以是在VCP与GND之间的任何电压。出于示例的目的,可以对于图9假设以下条件成立:VCP>VS>GND。VCP,VS和GND代表电压管脚906、908和910被配置用于在正常操作条件之下接收的电压。
[0078]电压管脚906、908和910中的每个电压管脚连接到触发电路块904。触发电路块904可以被配置用于检测在电压管脚906、908和910中的两个管脚的任意组合之间的过电压。触发电路块904的行为方式大体与以上分别关于图5和图6描述的触发电路块504和604相同,但是图9的示意图示出关于触发电路的实现方式的更多细节。在电路900中,功能电路装置932被配置为在电压VCP - VS下、即在电压管脚906与电压管脚908之间的电压下操作。触发电路922被配置用于检测跨电压管脚906和908的电压事件,并且从而保护功能电路装置932。功能电路装置934被配置为在电压VS - GND下、即在电压管脚908与电压管脚910之间的电压下操作。触发电路923被配置用于检测跨电压管脚908和910的电压事件,并且从而保护功能电路装置934。功能电路装置936被配置为在电压VCP - GND下、即在电压管脚906与电压管脚910之间的电压下操作。触发电路921被配置用于检测跨电压管脚906和910的电压事件,并且从而保护功能电路装置936。
[0079]响应于检测到电压事件,触发电路921-923中的任意触发电路向大MOS 902发送栅极控制信号并且接通大MOS 902,从而电流流过大MOS 902。触发电路921-923通过创建跨电阻器951的栅极到源极电压一该栅极到源极电压使漏极到源极电流流过大MOS902,来使大MOS 902接通。栅极控制信号接通大MOS 902,从而电流从大M0S902的漏极流向大MOS 902的连接到接地的源极。然而在正常操作条件之下,触发电路921-923都不会向大MOS 902发送栅极控制信号,并且大MOS 902“关断”,从而很小的电流流过大MOS 902。
[0080]在一个示例中,电压管脚906接收电压VCP,并且电压管脚908接收电压VS,这意味着跨电压管脚906和908的电压是VCP - VS。电路900包括可以在电压VCP - VS下操作的功能电路装置932。当跨电压管脚906和908的电压处于或者接近VCP - VS时,那么触发电路922不会检测到过电压并且不会发送用于接通大MOS 902的栅极信号。然而,如果在电压管脚906和908处出现ESD事件,则跨电压管脚906和908的电压可能比VCP - VS高得多,在该情况下,触发电路922检测到过电压条件并且向大MOS 902发送接通大M0S902的栅极控制信号。在大MOS 902接通时,过电压条件引起的电流经过大MOS 902流向接地,并且经过二极管916流向VS而不是流过功能电路装置932,后者可能潜在地损坏功能电路装置932。
[0081]触发电路922包括晶体管942B、电阻器944B、齐纳二极管(在图9中表示为二极管946B和二极管948B)的堆叠、二极管950B以及二极管952B。在图9的示例中,晶体管942B可以是P沟道M0SFET,其中晶体管942B的源极连接到电压管脚906并且晶体管942B的漏极连接到大MOS 902的栅极。二极管946B和948B是齐纳二极管,其中二极管946B的一个端子(标注为954B)连接到晶体管942B的栅极(在节点945B处)并且二极管948B的一个端子(标注为956B)连接到电压管脚908。电阻器944B的一个端子连接到电压管脚906,而电阻器944B的另一端子在节点945B处连接到,晶体管942B的栅极和二极管946B的端子954B 二者。
[0082]如以上介绍的那样,触发电路922被配置用于检测跨电压管脚906和908的过电压。当在节点945B处的电压在门限电平以下时,无电流从晶体管942B的源极流向晶体管942B的漏极。当在无电流流过晶体管942B时,在大MOS 902的栅极不存在用于接通大MOS902的栅极信号。当在节点945B处的电压在门限电平以上时,电流从晶体管942B的源极流向晶体管942B的漏极,从而使得在大MOS 902的栅极存在用于使大MOS 902接通的栅极信号。因此,触发电路922被配置用于在945B处产生如下电压,该电压在正常操作期间在门限电平以下,但是在过电压存在时在门限电平以上。
[0083]如以上介绍的那样,二极管946B和948B是齐纳二极管。当跨二极管946B和948B的电压降正向方向上为正时,那么二极管946B和948B导电。当跨二极管946B和948B的电压降在反向方向上为正,但是小于击穿电压时,那么二极管946B和948B不导电。当跨二极管946B和948B的电压降在反向方向上为正并且大于击穿电压时,那么二极管946B和948B导电。因此,选择二极管946B和948B,使得正常电压不会造成反向偏置电流流动而过电压会造成反向偏置电流流动。附加地,选择电阻器944B的电阻值,使得当跨电压管脚906和908的电压超过VCP - VS特定数量时,由流过二极管946B和948B的反向偏置电流所引起的跨电阻器944B的电压降,在节点945B处产生在使晶体管942B传输电流的门限值以上的电压。
[0084]在一个示例中,在正常操作条件之下,电压管脚908接收电压VS,并且电压管脚910接收电压GND,这意味着跨电压管脚908和910的电压是VS - GND。电路900包括可以在电压VS - GND下操作的功能电路装置934。当跨电压管脚908和910的电压处于或者接近VS - GND时,那么触发电路923不会检测到过电压并且不会发送用于接通大MOS 902的栅极信号。然而,如果在电压管脚908和910处出现ESD事件,则跨电压管脚908和910的电压可能比VS - GND高得多,在该情况下,触发电路923检测到过电压条件并且向大M0S902发送接通大MOS 902的栅极控制信号。在大MOS 902接通时,过电压条件引起的电流经过二极管916,并且经过大MOS 902流向接地而不是流过功能电路装置934,后者可能潜在地损坏功能电路装置934。
[0085]触发电路923大体与以上描述的触发电路922包括相同部件并且被配置为以相同的方式操作。触发电路923包括晶体管942C、电阻器944C、齐纳二极管(在图9中表示为二极管946C和二极管948C)的堆叠、二极管950C和二极管952C。在图9的示例中,晶体管942C可以是P沟道M0SFET,其中晶体管942C的源极连接到电压管脚908并且晶体管942C的漏极连接到大MOS 902的栅极。二极管946C和948C是齐纳二极管,其中二极管946C的一个端子连接到晶体管942C的栅极并且二极管948C的一个端子连接到电压管脚908。电阻器944C的一个端子连接到电压管脚908,而电阻器944C的另一端子在节点945C处连接至IJ,晶体管942C的栅极和二极管946C的端子954C 二者。
[0086]触发电路923被配置用于检测跨电压管脚908和910的过电压。当在节点945C处的电压在门限电平以下时,无电流从晶体管942C的源极流向晶体管942C的漏极。当在无电流流过晶体管942C时,在大MOS 902的栅极不存在用于接通大MOS 902的栅极信号。当在节点945C处的电压在门限电平以上时,电流从晶体管942C的源极流向晶体管942C的漏极从而使得在大MOS 902的栅极存在用于使大MOS 902接通的栅极信号。因此,触发电路923被配置用于在945C处产生如下电压,该电压在正常操作期间在门限电平以下,但是在过电压存在时在门限电平以上。
[0087]二极管946C和948C可以包括齐纳二极管。当跨二极管946C和948C的电压降在正向方向上为正时,那么二极管946C和948C导电。当跨二极管946C和948C的电压降在反向方向上为正,但是小于击穿电压时,那么二极管946C和948C不导电。当跨二极管946C和948C的电压降在反向方向上为正并且大于击穿电压时,那么二极管946C和948C导电。因此,选择二极管946C和948C,使得正常电压不会造成反向偏置电流流动而过电压会造成反向偏置电流流动。附加地,选择电阻器944C的电阻值,使得当跨电压管脚908和910的电压超过VS - GND特定数量时,由流过二极管946C和948C的反向偏置电流所引起的跨电阻器944C的电压降,在节点945C处产生在使晶体管942C传输电流的门限值以上的电压。
[0088]作为另一示例,在正常操作条件之下,电压管脚906接收电压VCP,并且电压管脚910接收电压GND,这意味着跨电压管脚906和910的电压是VCP - GND。功能电路936可以被配置为在VCP - GND下操作。当跨电压管脚906和910的电压处于或者接近VCP - GND时,那么触发电路921不会检测到过电压并且不会发送用于接通大MOS 902的栅极信号。然而,如果在电压管脚906和910处出现ESD事件,则跨电压管脚906和910的电压
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