用于级联电压管脚的组合esd有源钳位电路的制作方法_5

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可能比VCP -GND高得多,在该情况下,触发电路921检测到过电压条件并且向大MOS 902发送接通大MOS 902的栅极控制信号。在大MOS 902接通时,由跨电压管脚906和910的过电压所引起的电流经过大MOS 902流向接地而不是流过功能电路装置936,后者可能潜在地损坏功能电路装置936。
[0089]如以上提到的那样,触发电路921由触发电路922和触发电路923的组合形成。触发电路921被配置用于检测跨电压管脚906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921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。
[0090]二极管946B、948B、946C和948C可以包括齐纳二极管。当跨二极管946B、948B、946C和948C的电压降在正向方向上为正时,那么二极管946B、948B、946C和948C导电。当跨二极管946B、948B、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946B、948B、946C和948C不导电。当跨二极管946B、948B、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946B、948B、946C和948C导电。因此,选择二极管946B、948B、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906和910的电压超过VCP - GND特定数量时,由流过二极管946B、948B、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。附加地,选择电阻器944B的电阻值,使得当跨电压管脚906和910的电压超过VCP - GND特定数量时,由流过二极管946B、948B、946C和948C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。
[0091]图10示出根据本公开内容的技术的包括ESD保护的电路1000。电路1000包括大MOS 1002、触发电路块1004以及电压管脚1006、1008和1010。电路1000也包括二极管1016和二极管1018,这些二极管是正向偏置二极管。电路1000也包括功能电路装置1032、功能电路装置1034和功能电路装置1036。在电路1000中实施的ESD保护被配置用于保护功能电路装置1032、功能电路装置1034和功能电路装置1036。图10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 1002的栅极与源极之间的齐纳二极管(例如图10中的二极管1053和1055)的堆叠。
[0092]触发电路块1004包括触发电路1021、触发电路1022、触发电路1023和电阻器1051。标注为触发电路1021/1023的虚线旨在于表示,触发电路1021和触发电路1023是融合的(merged)触发电路,这意味着它们共享一些部件。触发电路1021被配置用于检测在电压管脚1006与1010之间的过电压,而触发电路1023被配置用于检测在电压管脚1008与1010之间的过电压。触发电路1023包括二极管1062和1064,并且触发电路1021除了二极管1066和二极管1068之外还包括二极管1062和1064。
[0093]在图10的示例中,电压管脚1006被配置用于接收电压VCP ;电压管脚1008被配置用于接收电压VS ;并且电压管脚1010被配置用于接收电压GND。在图10的示例中,大MOS 1002是η型横向DMOS晶体管。大MOS 1002的漏极连接到电路1000的最高电压输入管脚,该电压输入管脚在图10的示例中是电压管脚1006,并且大MOS 1002的源极连接到电路1000的最低电压输入管脚,该电压输入管脚在图10的示例中是电压管脚1010。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10假设以下条件成立:VCP>VS>GND。VCP、VS和GND代表电压管脚1006、1008和1010被配置用于在正常操作条件之下接收的电压。
[0094]电压管脚1006、1008和1010中的每个电压管脚连接到触发电路块1004。触发电路块1004可以被配置用于检测在电压管脚1006、1008和1010中的两个管脚的任意组合之间的过电压。触发电路块1004的行为方式大体与以上分别关于图5和8描述的触发电路块504和804相同,但是图10的不意图不出关于触发电路的实现方式的更多细节。在电路1000中,功能电路装置1032被配置为在电压VCP-VS下、即在电压管脚1006与电压管脚1008之间的电压下操作。触发电路1022被配置用于检测跨电压管脚1006和1008的电压事件,并且从而保护功能电路装置1032。功能电路装置1034被配置为在电压VS - GND下、即在电压管脚1008与电压管脚1010之间的电压下操作。触发电路1023被配置用于检测跨电压管脚1008和1010的电压事件,并且从而保护功能电路1034。功能电路装置1036被配置为在电压VCP - GND下、即在电压管脚1006与电压管脚1010之间的电压下操作。触发电路1021被配置用于检测跨电压管脚1006和1010的电压事件,并且从而保护功能电路1036。
[0095]响应于检测到电压事件,触发电路1021-1023中的任意触发电路向大MOS 1002发送栅极控制信号并且接通大MOS 1002,从而电流流过大MOS 1002。触发电路1021-1023通过创建跨电阻器1051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M0S1002,来使大MOS 1002接通。栅极控制信号接通大MOS 1002,从而使得电流从大MOS1002的漏极流向大MOS 1002的连接到接地的源极。然而在正常操作条件之下,触发电路1021-1023都不会向大MOS 1002发送栅极控制信号,并且大MOS 1002 “关断”,从而很小的电流流过大MOS 1002。
[0096]在一个示例中,在正常操作条件之下,电压管脚1006接收电压VCP,并且电压管脚1008接收电压VS,这意味着跨电压管脚1006和1008的电压是VCP - VS。电路1000包括可以在电压VCP -VS下操作的功能电路装置1032。当跨电压管脚1006和1008的电压处于或者接近VCP -VS,那么触发电路1022不会检测到过电压并且不会发送用于接通大MOS 1002的栅极信号。然而,如果在电压管脚1006和1008处出现ESD事件,则跨电压管脚1006和1008的电压可能比VCP - VS高得多,在该情况下,触发电路1022检测到过电压条件并且向大MOS 1002发送接通大MOS 1002的栅极控制信号。在大M0S1002接通时,由过电压条件引起的电流经过大MOS 1002流向接地而不是流过功能电路装置1032,后者可能潜在地损坏功能电路装置1032。
[0097]触发电路1022包括晶体管1042B、电阻器1044B、齐纳二极管(在图10中表示为二极管1046B和二极管1048B)的堆叠、二极管1050B和二极管1052B。在图10的示例中,晶体管1042B可以是P沟道MOSFET,其中晶体管1042B的源极连接到电压管脚1006并且晶体管1042B的漏极连接到大MOS 1002的栅极。二极管1046B和1048B是齐纳二极管,其中二极管1046B的一个端子连接到晶体管1042B的栅极(在节点1045B处)并且二极管1048B的一个端子连接到电压管脚1008。电阻器1044B的一个端子连接到电压管脚1006,而电阻器1044B的另一端子在节点1045B处连接到,晶体管1042B的栅极和二极管1046B的端子二者。
[0098]如以上介绍的那样,触发电路1022被配置用于检测跨电压管脚1006和1008的过电压。当在节点1045B处的电压在门限电平以下时,无电流从晶体管1042B的源极流向晶体管1042B的漏极。当无电流流过晶体管1042B时,在大MOS 1002的栅极不存在用于接通大M0S1002的栅极信号。当在节点1045B处的电压在门限电平以上时,电流从晶体管1042B的源极流向晶体管1042B的漏极,从而使得在大MOS 1002的栅极存在用于使大MOS 1002接通的栅极信号。因此,触发电路1022被配置用于在1045B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。
[0099]如以上介绍的那样,二极管1046B和1048B是齐纳二极管。当跨二极管1046B和1048B的电压降在正向方向上为正时,那么二极管1046B和1048B导电。当跨二极管1046B和1048B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1046B和1048B不导电。当跨二极管1046B和1048B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1046B和1048B导电。因此,选择二极管1046B和1048B,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1044B的电阻值,使得当跨电压管脚1006和1010的电压超过VCP -VS特定数量时,流过二极管1046B和1048B的反向偏置电流所引起的跨电阻器1044B的电压降,在节点1045B处产生在使晶体管1042B传输电流的门限值以上的电压。
[0100]在另一示例中,在正常操作条件之下,电压管脚1008接收电压VS,并且电压管脚1010接收电压GND,这意味着跨电压管脚1008和1010的电压是VS-GND。功能电路装置1034可以被配置为在电压VS - GND下操作。当跨电压管脚1008和1010的电压处于或者接近VS - GND时,那么触发电路1023不会检测到过电压并且不会发送用于接通大MOS 1002的栅极信号。然而,如果在电压管脚1008和1010处出现ESD事件,则跨电压管脚1008和1010的电压可能比VS-GND高得多,在该情况下,触发电路1023检测到过电压条件并且向大MOS 1002发送接通大MOS 1002的栅极控制信号。在大M0S1002接通时,由跨电压管脚1008和1010的过电压所引起的电流经过大MOS 1002流向接地而不是流过功能电路装置1034,后者可能潜在地损坏功能电路装直1034。
[0101 ] 触发电路1023包括二极管1062和1064,这些二极管是齐纳二极管,这意味着当跨二极管1062和1064的电压在击穿电压以下时反向偏置电流不会流过二极管1062和1064。然而当跨二极管1062和1064的电压在击穿电压以上时反向偏置电流会流过二极管1062和1064。因而,触发电路1023被配置为,通过为二极管1062和1064选择具有如下击穿电压的齐纳二极管来检测过电压,该击穿电压高于或近似地等于,在该电压处将检测到过电压的电压。也选择二极管1062和1064,使得击穿电压高于,它们被配置用于保护的功能电路装置的正常操作电压。在图10的示例中,触发电路1023被配置用于保护具有VS-GND的正常操作电压的功能电路装置1034。因而,用于二极管1062和1064的击穿电压可能大于VS-GND。出于示例的目的,如果VS-GND是15V,则二极管1062和1064的击穿电压可能是17V。因此,响应于在电压管脚1008与电压管脚1010之间的过电压,电流将流过二极管1062和1064并且接通大MOS 1002。
[0102]在另一示例中,电压管脚1006接收电压VCP,并且电压管脚1010接收电压GND,这意味着跨电压管脚1006和1010的电压是VCP - GND。电路1000包括可以在VCP - GND下操作的功能电路装置1036。当在电压管脚1006和1010处的电压处于或者接近VCP-GND时,那么触发电路1021不会检测到过电压并且不会发送用于接通大MOS 1002的栅极信号。然而,如果在电压管脚1006和1010处出现ESD事件,则跨电压管脚1006和1010的电压可能比VCP - GND高得多,在该情况下,触发电路1021检测到过电压条件并且向大M0S1002发送接通大MOS 1002的栅极控制信号。在大MOS 1002接通时,过电压条件引起的电流经过大MOS 1002流向接地而不是流过功能电路装置1036,后者可能潜在地损坏功能电路装置1036。
[0103]触发电路1021包括齐纳二极管(在图10中表示为二极管1062和1064)的第一堆叠以及齐纳二极管(在图10中表示为二极管1066和1068)的第二堆叠。二极管1062、1064、1066和1068是齐纳二极管,这意味着当跨二极管1062、1064、1066和1068的电压在击穿电压以下时反向偏置电流不会流过二极管1062、1064、1066和1068。然而当跨二极管1062、1064、1066和1068在击穿电压以上时反向偏置电流会流过二极管1062、1064、1066和1068。因而,触发电路1021被配置为,通过为二极管1062、1064、1066和1068选择具有如下击穿电压的齐纳二极管来检测过电压,该击穿电压高于或近似地等于,在该电压处将检测到过电压的电压。也选择二极管1062、1064、1066和1068,使得击穿电压高于,它们被配置用于保护的功能电路装置的正常操作电压。在图10的示例中,触发电路1021被配置用于保护具有VCP - GND的正常操作电压的功能电路装置1036。因而,用于二极管1062、1064、1066和1068的击穿电压可能大于VCP - GND。出于示例的目的,如果VC - GND是45V,则二极管1062、1064、1066和1068的击穿电压可能是50V。因此,响应于在电压管脚1006与电压管脚1010之间的过电压,电流将流过二极管1062、1064、1066和1068并且接通大MOS 1002。
[0104]图11示出根据本公开内容的技术的包括ESD保护的电路1100。电路1100包括大MOS 1102、触发电路块1104以及电压管脚1106、1108和1110。触发电路块1104代表融合的触发电路,该合并的触发电路检测在电压管脚1106、1108和1110的任意组合之间的过电压。电路1100也包括二极管1116和二极管1118,这些二极管是正向偏置二极管。电路1100也包括功能电路装置1132、功能电路装置1134和功能电路装置1136。在电路1100中实施的ESD保护被配置用于保护功能电路装置1132、功能电路装置1134和功能电路装置1136。图11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MOS1102的栅极与源极之间的齐纳二极管(例如图11中的二极管1153和1155)的堆叠。
[0105]在图11的示例中,电压管脚1106被配置用于接收电压VCP ;电压管
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