具有加电模式中的esd保护能力的噪声容忍有源钳位的制作方法_2

文档序号:8489384阅读:来源:国知局
的dV/dT的值;并且使得在功能电路被破坏之前检测到ESD事件。对于一些 实施方式来说,针对dV/dT的阔值可W是在0. 1V/ns到100V/ns的范围内。然而,用于确 定什么构成电压尖峰的阔值可W广泛地取决于ESD保护电路正被实施用于的具体应用而 变化。该公开将使用术语"电压事件"来大体上指代过电压或电压尖峰。
[0029] 图1A示出器件100A的示意性视图,器件100A利用ESD保护电路的示例。该公开 的技术可W连同器件100A的ESD保护电路一起被使用。例如,器件100A可W是IC、PCB或 一些其它类型的电路。器件100A包含电路102、电路104、电路106、ESD谢位108、ESD谢位 110和ESD谢位112。电路102、电路104和电路106表示功能电路,从而意味着它们被配置 来执行器件100A的所希望的功能性。ESD谢位108、ESD谢位110和ESD谢位112表示ESD 保护电路,从而意味着它们被配置来保护电路102、电路104和电路106免受ESD事件的影 响。器件100A具有被配置来接收不同级别的电压的电压引脚114、电压引脚116和电压引 脚118。电压引脚114、116和118被配置来分别接收VCP、Vbat和GND。例如,VCP可W是 比Vbat更高的电压,Vbat进而可W是比GND更高的电压。
[0030] 电路102被连接在电压引脚114与电压引脚116之间,并且在当ESD事件引起大 于VCP-Vbat加上跨过电压引脚114和116的余量的电压差时的实例中,ESD谢位108被 配置来引导电流远离电路102,因而保护电路102免受跨过电压引脚114和116的过电压。 类似地,电路104被连接在电压引脚116与电压引脚118之间,并且在当ESD事件引起大于 Vbat-Gnd加上跨过电压引脚116和118的余量的电压差时的实例中,ESD谢位110被 配置来引导电流远离电路104,因而保护电路104免受跨过电压引脚116和118的过电压。 电路106被连接在电压引脚114与电压引脚118之间,并且在当ESD事件引起大于VCP-Gnd加上跨过电压引脚114和118的余量的电压差时的实例中,ESD谢位112被配置来引导 电流远离电路106,因而保护电路106免受跨过电压引脚114和118的过电压。上面的示 例包含余量因子,因为ESD谢位108、ESD谢位110和ESD谢位112被配置来检测过电压条 件所处的阔值电压可W与正常操作的电压不同。相反,例如,ESD谢位108、ESD谢位110和 ESD谢位112可W被配置在稍微高于正常操作电压的电压下来检测过电压条件。
[0031] ESD谢位108、ESD谢位110和ESD谢位112可W附加地或替代地分别被配置来检 测跨过电压引脚114和116、电压引脚116和118和电压引脚114和118的电压事件(例如, 过电压或电压尖峰)。贯穿该公开,术语电压事件、过电压和电压尖峰被用来指代在电路中 电压的短持续时间的电气瞬时现象。类似地,电流事件(例如,超过阔值的过电流或电流尖 峰)或能量事件(例如,超过阔值的转移能量或能量尖峰)被用来在电路中分别指代电流或 电能量的短持续时间的电气瞬时现象。如能够在图1A的示例中看出,H个分离的ESD谢位 被用来保护H个分离的功能电路免受可能发生在不同的电压引脚之间的ESD事件的影响。 ESD谢位108、ESD谢位110和ESD谢位112中的每个可W被配置具有该公开的智能栅极控 制电路。
[0032] 图1B示出器件100B的示意性视图,器件100B利用ESD保护电路的另一个示例。 器件100B使用堆叠的ESD谢位来保护不同功能的电路。在图1B中所示出的部件大体上W 与关于图1A上面所描述的相似数目的部件相同的方式来表现,但是器件100B仅包含两个 ESD谢位而不是H个。在器件100B中,ESD谢位108和ESD谢位110被级联来保护电路106 免受跨过电压引脚114和118的过电压条件的影响。因此,在器件100B的配置中,电路106 被连接在电压引脚114与电压引脚118之间,并且在当ESD事件引起大于跨过电压引脚114 和118的VCP-Gnd的电压差时的实例中,ESD谢位108和ESD谢位110的结合被配置来 引导电流远离电路106,因而保护电路106免受跨过电压引脚114和118的过电压的影响。 在图1B的示例中,ESD谢位108和ESD谢位110中的每个可W被配置具有该公开的智能栅 极控制电路。
[0033] 图2A示出表示能够模拟带电操作者的人体模型的电路。在1000V的带电电压下, 图2A的电路当放电时能够产生近似600-740mA的峰值电流,其中上升时间为近似2ns到 10ns并且衰减时间为近似130ns到17化S。在图2B中所示出的放电轮廓表示该公开的技 术可W帮助保护避免的放电类型的示例。例如,该样和其它类型的放电(系统级ESD事件) 可W发生在芯片处在正常操作时或芯片处在断电状态时。
[0034] 图3示出包含依照本公开的技术的ESD保护的电路的示例。电路300包含触发电 路301、路径电路303和电子开关305。例如,该公开的智能栅极控制电路可W被实施为触 发电路301的部分并且可W控制电子开关305的栅极。电路300包含N个节点,在图3中 标注为V1、V2、V3 . . .VN。例如,图3的节点可W对应于级联的电压输入引脚。在图3 的示例中,能够假定的是,在正常操作条件下VI处的电压表示最高的电压并且VN处的电压 表示最低的电压。因此,在图3的示例中,电子开关305被连接在最高电压(VI)与最低电压 (VN)之间。在检测到跨过N个节点中的任何两个的诸如过电压或电压尖峰的电压事件时, 触发电路301能够将电子开关305打开,从而引起由电压事件所创建的电流流经电子开关 305到地或参考电压并且远离功能电路,该功能电路能够潜在地被电压事件所破坏。例如, 在检测到跨过节点V2和VN的电压事件时,触发电路301能够将电子开关305打开,并且路 径电路303能够创建从节点V2经过节点VI并且经过电子开关305到VN的放电路径。 [00巧]图4示出包含依照该公开的技术的ESD保护的电路400。电路400包含BigMOS 402、触发电路模块404和电压引脚406、408、410、412和414。电路400也包含二极管416、 二极管418和二极管420。在V2与Vw之间示出的省略号旨在表示电压引脚W及在图中没 有明确地示出的对应的ESD保护电路,从而意味着图4的技术不被限制到具有特定数目的 电压引脚的电路而是代替可WW可变数目的电压引脚被使用。电路400也可选地包含栅极 保护电路(GPC) 450,该栅极保护电路450被配置来在ESD事件的情况下保护BigMOS的栅 极氧化物免受过电压的影响。然而,实施该公开的技术不需要GPC450,并且此外栅极保护 电路对于某些类型的ESD开关诸如双极晶体管或晶间管可W不是必要的。W后将更详细描 述的本公开的智能栅极电路可W例如被实施为触发电路模块404的部分并且可W被配置 来控制BigMOS402的栅极。
[003引在图4的示例中,电压引脚406被配置来接收电压Vi;电压引脚408被配置来接 收电压V2;电压引脚410被配置来接收电压VW;电压引脚412被配置来接收电压VW4;并且 电压引脚414被配置来接收电压GND。BigMOS402的漏极被连接到电路400的最高电压输 入引脚,其在图4的示例中是电压引脚406,并且BigMOS402的源极被连接到电路400的 最低电压输入引脚,其在图4的示例中是电压引脚414。如在该公开中所使用,术语连接的 不应当被解释为仅意味着直接连接的,因为在一些实例中两个部件可W经由中间部件被连 接。电压V2、Vm和Vw+i可W是在V1与GND之间的任何电压;然而,为了示例的目的,对于图 4来说可W假定的是,W下条件成立;Vi〉V2〉Vw〉Vm〉GND。Vl、V2、Vw、Vw+l和GND表示 电压引脚406、408、410、412和414被配置成在正常操作条件下接收的电压。
[0037] 电压引脚406、408、410、412和414中的每个连接到触发电路模块404。触发电路 模块404可W被配置来检测电压引脚406、408、410、412和414中的任何结合的两个引脚之 间的诸如过电压和/或电压尖峰的电压事件。过电压大体上当两个引脚之间的电压大于该 两个引脚之间的正常操作电压时发生。因此,触发电路模块404可W被配置来确定过电压 呈现所处的电压值可W是W下的电压;该电压足够高于用于两个引脚的正常操作电压,使 得触发电路模块404当电路400在正常条件下正在操作时没有检测到过电压,但是足够低 于潜在地引起破坏的电压电平,使得触发电路模块404在功能电路被破坏之
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