Esd保护电路的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种保护电路。本发明所要解决的技术问题是提供一种可靠有效的ESD保护电路。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：ESD保护电路，包括电源电压输入端、接地端及二极管，所述二极管的正极与接地端相连，其负极与电源电压输入端相连，还包括绝缘栅双极型晶体管，所述绝缘栅双极型晶体管的源极与二极管的正极相接，其栅极与接地端相连，其漏极与电源电压输入端相连。本发明的有益效果是：由于充分利用了IGBT能承受大电流、触发后启动快的特点，本发明能够更可靠有效地保护集成电路内部器件，此外本电路的结构简单，成本低廉，易于实现。本发明适用于集成电路，尤其适用于功率集成电路。
【专利说明】ESD保护电路
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种保护电路，尤其是涉及一种ESD保护电路。
【背景技术】
[0002]随着电子技术的不断发展，ESD (Electro-Static discharge,静电释放)已经成为电子系统中愈发重要的问题。ESD会导致电子系统中的物理元件发生功能性、可靠性和质量潜在的或持久的损害。因此，ESD保护电路的设计和测试验证技术已成为目前集成电路设计与开发的一个重要课题。
[0003]在具体的电路设计和应用中，开发者通常需要根据实际情况设计不同类型和结构的ESD保护电路，以满足实际的应用要求和ESD测试标准。目前，用于ESD保护的器件主要有压敏电阻、聚合物、电感、电容、瞬态电压抑制器(TVS)、二极管、GGMOS (Gate-Grounded-MOSFETG)等。然而目前并没有合适的ESD保护电路可以对功率集成电路的电源和地之间进行有效的ESD保护。
[0004]而且IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor,绝缘栅双极型晶体管)，是由BJT (双极型三极管)和MOS (绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，兼有 MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,金属-氧化层-半导体-场效晶体管)的高输入阻抗和GTR (Giant Transistor,大功率晶体管)的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大；M0SFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。可以考虑将IGBT应用到ESD保护电路中。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是提供一种可靠有效的ESD保护电路。
[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:ESD保护电路，包括电源电压输入端、接地端及二极管，所述二极管的正极与接地端相连，其负极与电源电压输入端相连，还包括绝缘栅双极型晶体管，所述绝缘栅双极型晶体管的源极与二极管的正极相接，其栅极与接地端相连，其漏极与电源电压输入端相连。
[0007]进一步的，所述绝缘栅双极型晶体管为N沟道绝缘栅双极型晶体管。
[0008]进一步的，所述二极管为高压二极管。
[0009]优选的，所述二极管为至少两个相互并联的二极管。
[0010]优选的，所述绝缘栅双极型晶体管为至少两个相互并联的绝缘栅双极型晶体管。
[0011]本发明的有益效果是:由于充分利用了 IGBT能承受大电流、触发后启动快的特点，本发明能够更可靠有效地保护集成电路内部器件，此外本电路的结构简单，成本低廉，易于实现。本发明适用于集成电路，尤其适用于功率集成电路。【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本发明的结构示意图；
[0013]其中，D为二极管，T为绝缘栅双极型晶体管，VD为电源电压输入端，VS为接地端。【具体实施方式】
[0014]下面结合附图，详细描述本发明的技术方案。
[0015]如图1所示，本发明的ESD保护电路，包括电源电压输入端VD、接地端VS及二极管D，所述二极管D的正极与接地端VS相连，其负极与电源电压输入端VD相连，还包括绝缘栅双极型晶体管T，所述绝缘栅双极型晶体管T的源极与二极管D的正极相接，其栅极与接地端VS相连，其漏极与电源电压输入端VD相连。
[0016]为了增强对电子系统的保护能力，所述绝缘栅双极型晶体管T的类型为N沟道绝缘栅双极型晶体管，即NIGBT。由于此ESD保护电路是集成在功率芯片内部的，通常是根据实际需要，并结合芯片代工厂的工艺条件，设计出器件的结构和相关物理参数，主要包括:沟道长度、沟道宽度和飘移区长度等器件物理参数和反向击穿电压等电学参数。例如，可设计为反向击穿电压为230V的。
[0017]考虑到实际应用时本电路的需要，为了增强对电子系统的保护能力，二极管D为高压二极管。由于此ESD保护电路是集成在功率芯片内部的，通常是根据实际需要，并结合芯片代工厂的工艺条件，设计出器件的结构和相关物理参数，主要包括:沟道长度、沟道宽度和飘移区长度等器件物理参数和反向击穿电压等电学参数。例如，可设计高压二极管的反向击穿电压为230V。在实际应用中，考虑到器件工艺的兼容性，也可以采用栅源接地的功率MOSFET作二极管。
[0018]根据实际的版图尺寸及布局需要，所述二极管可采用多个相同的二极管并联以满足实际的应用要求。同理，所述绝缘栅双极型晶体管可采用多个相同绝缘栅双极型晶体管并联以满足实际的应用要求。
[0019]为了使得本发明满足功率集成电路的需求，本发明的二极管为功率二极管，具体而言，可以为肖特基二极管、快速恢复二极管或工频二极管；且功率二极管需要满足实际应用情况的耐压要求，以免被击穿而造成二极管的损坏。同理，本发明的IGBT为满足实际应用情况的耐压要求的功率IGBT。且应尽量使二极管与IGBT的耐压值基本一致，从而使得两个器件能够一起快速启动工作，达到泄放ESD大电流和保护系统器件的目的。
[0020]本发明的ESD保护电路工作原理如下:
[0021]当ESD的正脉冲作用于本电路时，功率二极管被反向击穿，泄放ESD电荷；同时，IGBT内的三极管被开启，从而快速泄放ESD电荷，实现保护内部集成电路器件的目的。当ESD负脉冲作用于本电路时，功率二极管正向导通，快速泄放ESD电荷，达到保护内部集成电路器件的目的。
[0022]本发明设计的基于二极管和IGBT并联的ESD保护电路，可以满足TOP (PlasmaDisplay Panel，等离子显示板)行驱动芯片中的实际应用要求，可以将N沟道绝缘栅双极型晶体管和高压二极管设计为专门的功率器件以适用于功率集成电路。由于充分利用了 IGBT能承受大电流、触发后启动快的特点，所以，相对于单独采用功率二极管的ESD保护电路而言，此电路结构可以更有效地保护集成电路内部器件。本发明的ESD保护电路在人体放电模式(Human-Body Model，HBM)模式下可达到了 4KV标准，其保护效果远远优于工业应用要求的ESD标准值。主要用于功率集成电路的电源和地之间的ESD保护。
【权利要求】
1.ESD保护电路，包括电源电压输入端(VD )、接地端(VS )及二极管(D )，所述二极管(D )的正极与接地端(VS)相连，其负极与电源电压输入端(VD)相连，其特征在于，还包括绝缘栅双极型晶体管(T)，所述绝缘栅双极型晶体管(T)的源极与二极管(D)的正极相接，其栅极与接地端(VS)相连，其漏极与电源电压输入端(VD)相连。
2.如权利要求1所述的ESD保护电路，其特征在于，所述绝缘栅双极型晶体管(T)为N沟道绝缘栅双极型晶体管。
3.如权利要求1所述的ESD保护电路，其特征在于，所述二极管(D)为高压二极管。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的ESD保护电路，其特征在于，所述二极管为至少两个相互并联的二极管。
5.根据权利要求1至3中任意一项所述的ESD保护电路，其特征在于，所述绝缘栅双极型晶体管为至少两个相互并联的绝缘栅双极型晶体管。
【文档编号】H01L23/60GK103633071SQ201310572320
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年11月15日 优先权日:2013年11月15日
【发明者】吴达军 申请人:四川长虹电器股份有限公司