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
【技术领域】
[0001] 该公开涉及电子器件，并且更具体地涉及利用有源谢位（activeclamp)的静电放 电保护电路。
【背景技术】
[0002] 材料的表面上或内的电荷不平衡创建了静电。该种电荷不平衡最常见地被观察到 由被称作摩擦电效应(也被称为摩擦电带电)产生。摩擦电带电经过摩擦引起具有弱束缚的 电子的材料失去电子到具有稀疏地填充外壳的材料，从而导致一个材料变为正电性并且另 一个材料为负电性。静电放电（ESD)是由接触所引起的两个物体之间的电的突然流动。在 日常生活中，当有人走过地板从而创建静电的累积时摩擦电带电的常见示例发生了，并且 当那个人触摸灯的开关或其它导电材料时ESD的常见示例发生了，有时候导致小的火花。
[0003] 在上面示例中所创建的火花对于人类来说典型地是无害的，并且有时候甚至察觉 不到，但是能够潜在地对电子器件和部件是非常有破坏性的。一个人走过地板和触摸导电 材料的上面的示例只是静电如何能够积累和导致ESD的许多示例中的一个。为了防止由 ESD引起的破坏，电子制造者经常在诸如集成电路（1C)和印刷电路板（PCB)的电子器件和 部件中包含ESD保护电路。例如，具有接地引脚和级联的电压引脚（即具有不同供给电压的 引脚)的1C可W包含ESD保护电路W保护在各种引脚结合之间的功能电路免受正的和负的 ESD应力两者的影响。在电子器件中通常使用的一种类型的ESD保护电路是ESD谢位。在 检测到例如由ESD事件所引起的跨过两个引脚的电压事件(例如，超过阔值的过电压或电 压尖峰）时，该ESD谢位引导由电压事件所引起的电流远离功能电路，例如到地。
[0004]ESD保护电路增加整体电路的复杂性并且要求电路上的物理空间，但是在一些情 况下对于保护电路的功能电路可能是必要的。在没有ESD保护电路的情况下，电路的可靠 性被潜在地减小并且对时间的消耗和昂贵的电路代替物的需要被潜在地增加。ESD保护电 路可W影响电磁兼容（EMC)性能。因为ESD保护电路不仅可W响应于ESD事件，而且还响 应于连接到所保护的焊盘的线的任何种类的干扰，所W整体EMC性能可能被急剧地减小。
【发明内容】
[0005] 大体上，用于保护电路免受静电放电（ESD)事件的影响并且不管该电路是通电还 是断电的技术和电路被描述。本文描述的电路可W包含功能电路和有源谢位电路。有源谢 位电路可W包括ESD保护电路、保持断开（keep-off)电路、保持断开控制电路和ESD检测 电路。当电路在断电或未上电的状态下正在操作时，有源谢位电路的ESD保护电路可W被 正常启用W保护电路的功能电路免受ESD事件的影响。
[0006] 当电路在通电的状态下正在操作时，ESD保护电路可W被正常禁用并且有源谢位 电路的保持断开电路可W被正常启用。当电路在通电的状态下正在操作时，ESD检测电路 可W被配置来检测在到电路的功能电路的输入处的电压事件(例如，超过阔值的过电压或 电压尖峰)并且确定检测的电压事件是否表示ESD事件。例如，ESD检测电路可W基于与电 压事件相关联的电压幅度(例如，电压电平）和/或与电压事件相关联的频率来确定电压事 件表示ESD事件。当ESD检测电路检测到ESD事件时，ESD检测电路可W禁用保持断开电 路并且启用ESD保护电路。在该个方式下，所描述的技术和电路可W在正常操作中向有源 谢位电路提供保持断开行为同时也提供ESD保护能力。
[0007] 在一个示例中，本公开涉及包括静电放电（ESD)保护电路、保持断开电路和ESD检 测电路的电路。ESD检测电路被配置来在ESD检测电路检测到ESD事件时启用ESD保护电 路并且禁用保持断开电路。
[000引在另一个示例中，本公开涉及一种方法，该方法包括；通过电路的静电放电（ESD) 检测电路来检测电路的输入处的电压事件，W及通过ESD检测电路确定输入处的电压事件 是否指示ESD事件。该方法进一步包括响应于确定电压事件指示ESD事件；通过电路的ESD 检测电路禁用电路的保持断开电路；W及通过电路的ESD检测电路并且借助于电路的保持 断开控制电路启用电路的ESD保护电路。
[0009] 在另一个示例中，本公开涉及一种系统，该系统包括；用于检测电路的输入处的电 压事件的装置，W及用于确定输入处的电压事件是否指示ESD事件的装置。该系统进一步 包括用于响应于确定电压事件指示ESD事件禁用电路的保持断开电路的装置，W及用于响 应于确定电压事件指示ESD事件启用电路的ESD保护电路的装置。
[0010] 一个或多个示例的细节在下面的附图和描述中阐明。其它特征、对象和优点从描 述和附图中并且从权利要求书中将是显而易见的。
【附图说明】
[0011] 图1A示出使用不同的ESD谢位来保护不同的电路的先前技术的ESD概念的示意 性视图。
[0012] 图1B示出使用堆叠的ESD谢位来保护不同的电路的先前技术的ESD概念的示意 性视图。
[0013] 图2A示出表示能够模拟带电操作者的人体模型（HBM)的电路。
[0014] 图2B示出由图2A中的HBM电路所产生的放电轮廓的示例。
[0015] 图3示出包含依照本公开的技术的ESD保护的电路的示例。
[0016] 图4示出包含依照本公开的技术的ESD保护的电路的示例。
[0017] 图5示出根据本公开的技术的有源谢位电路的示例。
[001引图6示出根据本公开的技术的有源谢位电路的示例。
[0019] 图7示出根据本公开的技术的有源谢位电路的示例。
[0020] 图8示出根据本公开的技术的有源谢位电路的示例。
[0021] 图9示出根据本公开的技术的有源谢位电路的示例。
[0022] 图10是图示在图6中所示出的示例有源谢位电路的瞬态响应特性的电压一时间 图。
[0023] 图11是图示在图7中所示出的示例有源谢位电路的瞬态响应特性的电压一时间 图。
[0024] 图12是图示根据本公开的技术的有源谢位电路的示例的示例操作的流程图。
【具体实施方式】
[0025] 该公开描述有源谢位，该有源谢位可W被用来促进包含芯片上ESD保护的ESD保 护。有源谢位被广泛地使用在用于保护芯片的功能电路的芯片上ESD保护的领域中。当设 计具有有源谢位的芯片时，电路设计者经常面对着竞争目标。例如，可能所希望的是，具有 W封装级(例如，当芯片没有安装和/或没有通电时)提供ESD保护的有源谢位。然而，在系 统级下(例如，当芯片被安装和通电时)，对于有源谢位可能所希望的是要更少响应于噪声。 换言之，当芯片通电时，对于有源谢位可能所希望的是要更少响应的并且仅被实际的ESD 事件激活并且不被其它类型的事件激活。抗扰度有时候通过保持断开电路被实现，该保持 断开电路当芯片是处在正常操作时将有源谢位关断。在本上下文中，正常操作指代芯片接 收供给电压并且是处在通电的状态下。然而，在正常操作期间将有源谢位关断防止或大大 地限制有源谢位能够保护功能电路免受可能在正常操作期间发生的ESD事件。
[0026] 该公开引入保持断开控制电路，该保持断开控制电路可W被用来W该样的一种方 式来控制保持断开电路，即有源谢位仅对要被保护的焊盘的节点处的特定幅度和频率敏 感。如下面将更详细地解释，根据该公开的技术，包含保持断开电路的智能栅极控制电路可 W被用来控制有源谢位的晶体管的栅极。该公开的智能栅极控制电路可W被配置来区分 ESD事件和电磁兼容（EMC)/噪声事件。当电路作为更大系统的部分正在使用时，对于该电 路来说，接收由系统中的其它部件所产生的噪声是常见的。作为一个示例，汽车中的电路可 W被配置来与汽车中的多个其它芯片进行通信。另外的芯片经常创建电磁发射，该电磁发 射能够在电路的输入处创建噪声。然而，该个噪声可W对该电路是无害的。该公开的智能 栅极控制电路可W被配置为W部件级和W系统级两者提供ESD保护，同时当该芯片是处在 上电的状态时也提供抗扰度。
[0027] 过电压指代大于在正常操作期间的最大允许电压的电压值。因此，过电压呈现所 处的电压值可W是足够高于在正常操作条件下可W发生的最大允许电压的电压值，使得如 果芯片在正常的条件下正在操作，则检测不到ESD事件。
[0028] 电压尖峰大体上指代大于阔值增加率的电压/时间的增加率（dV/dT)。因此，电 压尖峰呈现所处的dV/dT的值可W是足够高于在正常操作条件下可W发生的dV/dT的值的 dV/dT的值，使得如果芯片在正常的条件下正在操作，则检测不到ESD事件，即足够低于潜 在地引起破坏