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Dokumentenidentifikation DE69737378T2 29.11.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0000802604
Titel Schutzschaltung
Anmelder Oki Electric Industry Co., Ltd., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Yanai, Tetsuro, 7-12, Toranomon 1-chome, Minato-ku Tokyo, JP
Vertreter Betten & Resch, 80333 München
DE-Aktenzeichen 69737378
Vertragsstaaten DE, FR, NL
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 11.04.1997
EP-Aktenzeichen 971060108
EP-Offenlegungsdatum 22.10.1997
EP date of grant 21.02.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 29.11.2007
IPC-Hauptklasse H02H 9/04(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung:

Diese Erfindung betrifft eine integrierte Halbleiterschaltungsvorrichtung und insbesondere eine Schutzschaltung zum Bereitstellen eines Schutzes gegenüber Rauschen, wie beispielsweise einer statischen Elektrizität oder von ähnlichem, das an einen Eingangsanschluss oder einen Ausgangsanschluss einer integrierten Schaltungsvorrichtung angelegt ist.

Beschreibung des zugehörigen Standes der Technik:

Bei einer herkömmlichen Schutzschaltung zum Bereitstellen eines Schutzes gegenüber der Eingabe eines Rauschens, wie beispielsweise einer statischen Elektrizität oder von ähnlichem, ist der Sourceanschluss eines Schutz-N-Kanal-MOS-Transistors (der hierin nachfolgend lediglich als "NMOS-Transistor" abgekürzt wird) elektrisch mit einem Eingangsanschluss verbunden, ist sein Drainanschluss elektrisch mit einem Energieversorgungsanschluss verbunden und ist sein Gateanschluss elektrisch mit einem Erdungsanschluss verbunden. Die herkömmliche Schutzschaltung schützt eine innere Schaltung gegen das Rauschen unter Verwendung eines Durchbruchs im NMOS-Transistor. Beispielsweise ist eine solche Schutzschaltung in US-A-4,987,464 offenbart.

Wenn Rauschen einer positiven pulsförmigen Spannung (z.B. 1000 V) aufgrund der statischen Elektrizität oder von ähnlichem über einen externen Anschlussflecken an den Eingangsanschluss angelegt wird, bricht der Schutz-NMOS-Transistor durch. Somit fließt ein Strom von seinem Sourceanschluss, der elektrisch mit dem Eingangsanschluss verbunden ist, zu seinem Drainanschluss, der elektrisch mit dem Energieversorgungsanschluss verbunden ist. Das bedeutet, dass deshalb, weil das Rauschen vom Eingangsanschluss zum Energieversorgungsanschluss entladen wird, die innere Schaltung gegenüber dem Rauschen geschützt ist.

Andererseits wird dann, wenn ein Rauschen negativer Spannung (z.B. –1000 V) aufgrund der statischen Elektrizität oder von ähnlichem an den Eingangsanschluss angelegt wird, der Schutz-NMOS-Transistor EIN-geschaltet. Als Ergebnis wird ein Strom erzeugt und fließt von seinem Drainanschluss, der elektrisch mit dem Energieversorgungsanschluss des Schutz-NMOS-Transistors verbunden ist, zu seinem Sourceanschluss, der elektrisch mit dem Eingangsanschluss verbunden ist. Daher wird deshalb, weil das Rauschen im Wesentlichen vom Eingangsanschluss zum Energieversorgungsanschluss entladen wird, die innere Schaltung vor dem Rauschen geschützt.

Wenn eine negative Spannung, die den Schwellenwert des Schutz-NMOS-Transistors übersteigt, an den Eingangsanschluss bei der herkömmlichen Schutzschaltung angelegt wird, fließt ein Strom vom Energieversorgungsanschluss der entsprechenden integrierten Schaltungsvorrichtung zu ihrem Eingangsanschluss. Zu dieser Zeit wird die nahe Umgebung des Drainanschlusses des Schutz-NMOS-Transistors zu einem hohen elektrischen Feld gebracht. Heiße Elektronen, die aufgrund des hohen elektrischen Felds erzeugt werden, werden eine Stoßionisierung verursachen, um dadurch zuzulassen, dass ein Substratstrom zwischen seinem Drainanschluss und einem Substrat fließt. Als Ergebnis wird das an das Substrat der integrierten Schaltungsvorrichtung angelegte Potential höher. Dies wird eine Interferenz mit einem stabilen Betrieb der integrierten Schaltungsvorrichtung verursachen. Daher sind Verbesserungen bezüglich dieses Punkts erwünscht gewesen.

Weiterhin sind herkömmliche Schutzschaltungen z.B. in den folgenden Dokumenten nach dem Stand der Technik offenbart: US-A-4,930,036; EP-A2-0 280 236 und WO-A-95/19657. Jedoch verwenden die in diesen Dokumenten beschriebenen Schutzschaltungen nicht den oben beschriebenen Durchbrucheffekt in den Schutz-Feldeffekttransistoren, die in den Schutzschaltungen umfasst sind.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Mit dem Vorangehenden im Blick, ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schutzschaltung zur Verfügung zu stellen, die einen stabileren Betrieb einer integrierten Schaltungsvorrichtung erhalten kann.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird zum Erreichen der obigen Aufgabe eine Schutzschaltung zum Schützen einer inneren Schaltung zur Verfügung gestellt, wobei die Schutzschaltung einen Anschlussflecken als Eingangsanschluss aufweist, der mit der inneren Schaltung verbunden ist. Die Schutzschaltung weist weiterhin einen ersten Feldeffekttransistor mit einer ersten Elektrode, die elektrisch an eine erste Potentialquelle angeschlossen ist, einer zweiten Elektrode, die elektrisch an den Anschlussflecken angeschlossen ist, und einem Gate, das elektrisch an einen Knoten angeschlossen ist; ein Element, wie vorzugsweise eine Diode oder einen dritten Feldeffekttransistor, das zwischen dem Knoten und dem Anschlussflecken zum Ausbilden eines Strompfads angeschlossen ist, der sich von dem Knoten zu dem Anschlussflecken erstreckt, wenn ein negatives Potential an den Anschlussflecken angelegt wird, das niedriger als eine vorbestimmte Spannung ist; und eine Widerstandseinrichtung, wie vorzugsweise einen Widerstand oder einen vierten Feldeffekttransistor, die zwischen dem Knoten und einer zweiten Potentialquelle angeschlossen ist, auf.

Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung weist die Schutzschaltung weiterhin einen zweiten Feldeffekttransistor mit einer ersten Elektrode, die elektrisch an den Anschlussflecken angeschlossen ist, einer zweiten Elektrode, die elektrisch an die zweite Potentialquelle angeschlossen ist, und einem Gate, das elektrisch an die zweite Potentialquelle oder den Knoten angeschlossen ist, auf.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Während die Beschreibung mit Ansprüchen schließt, die den Gegenstand besonders herausstellen und unterscheidend beanspruchen, der als die Erfindung angesehen wird, wird geglaubt, dass die Erfindung, ihre Aufgaben und Vorteile aus der folgenden Beschreibung, genommen in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen, besser verstanden werden, wobei:

1 ein Schaltungsdiagramm ist, das ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;

2 ein Schaltungsdiagramm ist, das ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;

3 ein Schaltungsdiagramm ist, das ein viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt; und

4 ein Schaltungsdiagramm ist, das ein fünftes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Hierin nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung detailliert unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden.

1 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie es in 1 gezeigt ist, ist der Sourceanschluss eines ersten NMOS-Transistors 5 elektrisch an einen Eingangsanschluss 3 angeschlossen, wohingegen sein Drainanschluss elektrisch an einen Energieversorgungsanschluss 1 als erstes Potentialquelle angeschlossen ist. Dem Energieversorgungsanschluss 1 wird ein Energieversorgungspotential von 5 V zugeführt. Der Sourceanschluss eines zweiten NMOS-Transistors 6 ist elektrisch an einen Erdungsanschluss 2 als zweite Potentialquelle angeschlossen, wohingegen sein Drainanschluss elektrisch an den Eingangsanschluss 3 angeschlossen ist. Dem Erdungsanschluss 2 wird ein Potential von 0 V zugeführt. Weiterhin ist der Eingangsanschluss 3 elektrisch an einen nicht dargestellten externen Anschlussflecken angeschlossen. Diese NMOS-Transistoren 5 und 6 dienen als Schutz-NMOS-Transistoren zum Schützen einer inneren Schaltung 4 vor Rauschen, wie beispielsweise einer statischen Elektrizität oder von ähnlichem. Der Gateanschluss des ersten NMOS-Transistors 5 ist elektrisch an einen Knoten 8 angeschlossen. Eine Diode 7 (als erstes Beispiel eines Elements) ist zwischen dem Knoten 8 und dem Eingangsanschluss 3 vorgesehen. Weiterhin ist ein Widerstand 9 (als erstes Beispiel einer Widerstandseinrichtung) zwischen dem Knoten 8 und dem Erdungsanschluss 2 vorgesehen.

Wenn während des normalen Betriebs ein Signal hohen Pegels (z.B. 5 V) zum Eingangsanschluss 3 der vorliegenden Schaltung eingegeben wird, brechen die NMOS-Transistoren 5 und 6 nicht durch. Demgemäß wird das Signal hohen Pegels wie es zur inneren Schaltung 4 ist transferiert. Andererseits werden dann, wenn dem Eingangsanschluss 3 ein Signal niedrigen Pegels (z.B. 0 v) zugeführt wird, die NMOS-Transistoren 5 und 6 nicht EIN-geschaltet. Demgemäß wird das Signal niedrigen Pegels auch wie es ist zur inneren Schaltung 4 transferiert.

Somit tragen dann, wenn das an den Eingangsanschluss 3 angelegte Signal etwa 0 bis 5 V zum Aktivieren der inneren Schaltung 4 ist, die Schutztransistoren 5 und 6 nicht zum normalen Betrieb bei.

Wenn ein Rauschen einer pulsförmigen positiven Spannung (z.B. 1000 V) augrund der statischen Elektrizität oder von ähnlichem an den Eingangsanschluss 3 angelegt wird, führt die vorliegende Schaltung einen Schutzbetrieb durch. Das bedeutet, dass dann, wenn eine Spannung, die größer als die Spannung zum Bringen der NMOS-Transistoren 5 und 6 zum elektrischen Durchbruch ist, an den Eingangsanschluss 3 angelegt wird, die NMOS-Transistoren 5 und 6 durchbrechen, so dass ein Strom von ihren Sourceanschlüssen zu ihren Drainanschlüssen fließt. Daher fließen jeweils Ströme vom Eingangsanschluss 3 zum Energieversorgungsanschluss 1 und vom Eingangsanschluss 3 zum Erdungsanschluss 2. Das Rauschen positiver Spannung wird aufgrund der Ströme in den Energieversorgungsanschluss 1 und den Erdungsanschluss 2 entladen, so dass die innere Schaltung 4 davor geschützt wird.

Als Nächstes werden dann, wenn ein Rauschen negativer Spannung (z.B. –1000 V) an den Eingangsanschluss 3 der vorliegenden Schaltung angelegt wird, die NMOS-Transistoren 5 und 6 EIN-geschaltet. Zu dieser Zeit fließt ein Strom vom Energieversorgungsanschluss 1 über den ersten NMOS-Transistor 5 zum Eingangsanschluss 3, vom Erdungsanschluss 2 über den zweiten NMOS-Transistor 6 zum Eingangsanschluss 3 und vom Erdungsanschluss 2 über den Widerstand 9 und die Diode 7 zum Eingangsanschluss 3.

Da der Strom von jeweils dem Energieversorgungsanschluss und den Erdungsanschlüssen 2 zum Eingangsanschluss 3 fließt, wird das Rauschen im Wesentlichen in den Energieversorgungsanschluss 1 und die Erdungsanschlüsse 2 entladen. Als Ergebnis wird die innere Schaltung 4 gegenüber dem Rauschen geschützt.

Zu dieser Zeit wird der Strom, der vom Erdungsanschluss 2 zum Knoten 8 fließt, weniger reduziert oder durch den Widerstand 9 auf niedrig begrenzt. Da das an den Gateanschluss des ersten NMOS-Transistors 5 angelegte Potential identisch zum Potential am Knoten 8 ist, wird das an seinen Gateanschluss angelegte Potential aufgrund eines über dem Widerstand 9 entwickelten Spannungsabfalls erniedrigt. Der Strom, der zwischen dem Sourceanschluss und dem Drainanschluss des ersten NMOS-Transistors 5 fließt, wird aufgrund der geringeren Reduzierung bezüglich des Gatepotentials auch auf niedrig begrenzt. Demgemäß kann die Auswahl des geeigneten Werts des Widerstands 9 eine geringere Reduzierung bezüglich des Potentials des Gateanschlusses des ersten NMOS-Transistors 5 und eine Reduzierung bezüglich eines vom ersten NMOS-Transistor 5 aufgrund einer Stoßionisierung erzeugten Substratstroms zur Verfügung stellen. Es ist somit möglich, einen stabilen Betrieb einer integrierten Schaltungsvorrichtung zu erhalten.

2 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine integrierte Halbleiterschaltungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Übrigens sind Teile, die denjenigen gemeinsam sind, die beim ersten Ausführungsbeispiel verwendet sind, durch dieselben Bezugszeichen identifiziert.

Das vorliegende Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass ein dritter NMOS-Transistor 21 (als zweites Beispiel eines Elements) zwischen einem Knoten 8 und einem Eingangsanschluss 3 vorgesehen ist und der Gateanschluss des dritten NMOS-Transistors 21 elektrisch an den ersten Knoten 8 angeschlossen ist.

Der normale Betrieb der vorliegenden Schaltung und das Anlegen eines Rauschens einer positiven pulsförmigen Spannung (z.B. 1000 V) aufgrund einer statischen Elektrizität oder von ähnlichem an einen Eingangsanschluss 3 sind gleich dem ersten Ausführungsbeispiel.

Als Nächstes werden dann, wenn ein Rauschen negativer Spannung (z.B. –1000 V) aufgrund der statischen Elektrizität oder von ähnlichem an den Eingangsanschluss 3 der vorliegenden Schaltung angelegt wird, der erste und der zweite NMOS-Transistor 5 und 6 und der dritte NMOS-Transistor 21 EIN-geschaltet. Zu dieser Zeit fließt ein Strom von einem Energieversorgungsanschluss 1 über den ersten NMOS-Transistor 5 zum Eingangsanschluss 3. Weiterhin fließt ein Strom von einem Erdungsanschluss 2 über den zweiten NMOS-Transistor 6 zum Eingangsanschluss 3. Darüber hinaus fließt ein Strom von einem weiteren Erdungsanschluss 2 über einen Widerstand 9 und den dritten NMOS-Transistor 21 zum Eingangsanschluss 3.

Da der Strom von jeweils dem Energieversorgungsanschluss 1 und den Erdungsanschlüssen 2 zum Eingangsanschluss 3 fließt, wird das Rauschen negativer Spannung im Wesentlichen in den Energieversorgungsanschluss 1 und die Erdungsanschlüsse 2 entladen. Demgemäß wird eine innere Schaltung 4 vor dem Rauschen negativer Spannung geschützt.

Übrigens ist die Funktion eines Begrenzens des Potentials auf Niedrig, das beim obigen Betrieb an den Gateanschluss des NMOS-Transistors angelegt wird, gleich dem ersten Ausführungsbeispiel.

Die Diode 7 und der dritte NMOS-Transistor 21 müssen normalerweise in einem anderen Prozess als einem Prozess zum Herstellen eines IC hergestellt werden. Jedoch kann das Ersetzen der Diode durch den NMOS-Transistor 21 auf die oben beschriebene Weise einen Diodenherstellungsprozessschritt beim Herstellungsprozess eliminieren. Das bedeutet, dass drei NMOS-Transistoren im selben Prozess hergestellt werden können. Als Ergebnis wird der Herstellungsprozess vereinfacht und kann somit die Schutzschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung mit niedrigeren Kosten hergestellt werden.

Als drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird der Schwellenwert des dritten NMOS-Transistors 21, der beim zweiten Ausführungsbeispiel verwendet wird, auf einen Schwellenwert eingestellt, der niedriger als derjenige des ersten NMOS-Transistors 5 ist.

Der normale Betrieb der vorliegenden Schaltung und das Anlegen eines Rauschens einer positiven pulsförmigen Spannung (z.B. 1000 V) aufgrund einer statischen Elektrizität oder von ähnlichem an einen Eingangsanschluss 3 sind gleich dem ersten Ausführungsbeispiel.

Als Nächstes werden dann, wenn ein Rauschen negativer Spannung (z.B. –1000 V) aufgrund der statischen Elektrizität oder von ähnlichem an den Eingangsanschluss 3 bei der vorliegenden Schaltung angelegt wird, die NMOS-Transistoren 5, 6 und 21 EIN-geschaltet. Zu dieser Zeit fließt ein Strom von einem Energieversorgungsanschluss 1 über den ersten NMOS-Transistor 5 zum Eingangsanschluss 3. Weiterhin fließt ein Strom von einem Erdungsanschluss 2 über den zweiten NMOS-Transistor 6 zum Eingangsanschluss 3. Darüber hinaus fließt ein Strom von einem weiteren Erdungsanschluss 2 über einen Widerstand 9 und den dritten NMOS-Transistor 21 zum Eingangsanschluss 3.

Da der Strom von jeweils dem Energieversorgungsanschluss 1 und den Erdungsanschlüssen 2 zum Eingangsanschluss 3 fließt, wird das Rauschen negativer Spannung im Wesentlichen in den Energieversorgungsanschluss 1 und die Erdungsanschlüsse 2 entladen. Als Ergebnis wird eine innere Schaltung 4 vor dem Rauschen, wie beispielsweise der statischen Elektrizität oder von ähnlichem, geschützt.

Wenn die Differenz bezüglich eines Potentials zwischen dem Knoten 8 und dem Eingangsanschluss 3 gleich dem Schwellenwert des dritten NMOS-Transistors 21 zu dieser Zeit wird, dann wird der dritte NMOS-Transistor 21 in einen EIN-Zustand gebracht. Somit erreicht das Potential am Knoten 8, d.h. das an die Gateelektrode des ersten NMOS-Transistors 5 angelegte Potential, einen Wert nahe dem Schwellenwert des dritten NMOS-Transistors 21. Als Ergebnis wird das an die Gateelektrode des schützenden ersten NMOS-Transistors 5 angelegte Potential auf ein Potential nahe dem Schwellenwert des dritten NMOS-Transistors 21 fixiert. Daher kann das Gatepotential des ersten NMOS-Transistors 5 auf das Potential begrenzt werden, das niedriger als das Gatepotential des ersten NMOS-Transistors 5 ist, der beim zweiten Ausführungsbeispiel verwendet wird. Das bedeutet, dass der Strom, der zwischen dem Sourceanschluss und dem Drainanschluss des ersten NMOS-Transistors 5 fließt, im Vergleich mit dem zweiten Ausführungsbeispiel weniger reduziert oder auf niedrig begrenzt werden kann. Somit kann deshalb, weil ein vom ersten NMOS-Transistor 5 aufgrund einer Stoßionisierung erzeugter Substratstrom weiter begrenzt werden kann, eine exzellentere Schutzschaltung hergestellt werden.

3 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt. Teile, die denjenigen gemeinsam sind, die bei dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel verwendet sind, sind durch dieselben Bezugszeichen identifiziert. Das vorliegende Ausführungsbeispiel ist dadurch charakterisiert, dass der beim ersten Ausführungsbeispiel verwendete Widerstand 9 durch einen vierten NMOS-Transistor 31 ersetzt ist. Die Gateelektrode des vierten NMOS-Transistors 31 ist elektrisch an einen Energieversorgungsanschluss 1 angeschlossen. Demgemäß wird der vierte NMOS-Transistor 31 immer auf EIN gehalten. Ein EIN-Widerstand des vierten NMOS-Transistors 31 wird als Widerstandseinrichtung verwendet.

Der normale Betrieb der vorliegenden Schaltung und das Anlegen eines Rauschens einer positiven pulsförmigen Spannung (z.B. 1000 V) aufgrund einer statischen Elektrizität oder von ähnlichem an einen Eingangsanschluss 3 sind gleich dem ersten Ausführungsbeispiel.

Als Nächstes werden dann, wenn ein Rauschen negativer Spannung (z.B. –1000 V) an den Eingangsanschluss 3 bei der vorliegenden Schaltung angelegt wird, die NMOS-Transistoren 5, 6 und 21 jeweils zu einem EIN-Zustand gebracht. Zu dieser Zeit wird ein Strom erzeugt, der von einem Erdungsanschluss 2 über den zweiten NMOS-Transistor 6 zum Eingangsanschluss 3 fließt. Weiterhin fließt ein Strom von einem weiteren Erdungsanschluss 3 über den vierten NMOS-Transistor 31 und den dritten NMOS-Transistor 21 zum Eingangsanschluss 3. Darüber hinaus fließt ein Strom vom Energieversorgungsanschluss 1 über den ersten NMOS-Transistor 5 zum Eingangsanschluss 3.

Da der Strom von jeweils dem Energieversorgungsanschluss 1 und den Erdungsanschlüssen 2 zum Eingangsanschluss 3 fließt, wird das Rauschen negativer Spannung im Wesentlichen in den Energieversorgungsanschluss 1 und die Erdungsanschlüsse 2 entladen. Als Ergebnis wird eine innere Schaltung 4 vor dem Rauschen negativer Spannung geschützt.

Da der Feldeffekt-NMOS-Transistor normalerweise einen Widerstandswert von etwa einigen Kiloohm hat, wenn er in einem EIN-Zustand ist, dient der vierte NMOS-Transistor 31 als Widerstandseinrichtung, und somit wird der Strom, der vom Erdungsanschluss 2 zu einem Knoten 8 fließt, durch den vierten NMOS-Transistor 31 auf niedrig begrenzt. Weiterhin wird deshalb, weil das an die Gateelektrode des ersten NMOS-Transistors 5 angelegte Potential durch einen im vierten NMOS-Transistor 31 entwickelten Spannungsabfall reduziert wird, ein Strom, der zwischen dem Source und dem Drain des ersten NMOS-Transistors 5 fließt, auch auf niedrig begrenzt.

Da das Widerstandselement 9 in einem Prozess hergestellt wird, der unterschiedlich von demjenigen für den NMOS-Transistor ist, lässt das Ersetzen des Widerstandselements 9 durch den NMOS-Transistor ein Löschen eines Widerstandselement-Herstellungsprozesses beim Herstellen einer integrierten Schaltungsvorrichtung zu. Als Ergebnis kann ein derartiger Vorteil hervorgebracht werden, dass der Herstellungsprozess vereinfacht werden kann und die integrierte Schaltungsvorrichtung mit niedrigeren Kosten hergestellt werden kann.

Die Herstellung eines Widerstandselements von einigen Kiloohm unter Verwendung einer Polysiliziumverbindung oder von ähnlichem benötigt eine Verbindung von einigen mm. Da jedoch der vierte NMOS-Transistor als ein Ein-Widerstand dient und normalerweise einen Widerstandswert von einigen Kiloohm hat, kann ein größerer Widerstandswert durch einen kleineren Bereich erhalten werden. Daher wird auch ein derartiger vorteilhafter Effekt erhalten, dass der Bereich des Widerstandselements reduziert werden kann.

4 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein fünftes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Teile, die denjenigen gemeinsam sind, die bei dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel verwendet sind, sind durch gleiche Bezugszeichen identifiziert. Das vorliegende Ausführungsbeispiel ist dadurch charakterisiert, dass der Gateanschluss des zweiten NMOS-Transistors 6 elektrisch an den Knoten 8 angeschlossen ist.

Der normale Betrieb der vorliegenden Schaltung und das Anlegen eines Rauschens einer positiven pulsförmigen Spannung (z.B. 1000 V) aufgrund einer statischen Elektrizität oder von ähnlichem an einen Eingangsanschluss 3 sind gleich dem ersten Ausführungsbeispiel.

Als Nächstes werden dann, wenn ein Rauschen negativer Spannung (z.B. –1000 V) an den Eingangsanschluss 3 der vorliegenden Schaltung angelegt wird, der erste und der zweite NMOS-Transistor 5 und 6 EIN-geschaltet. Zu dieser Zeit fließt ein Strom von einem Energieversorgungsanschluss 1 über den ersten NMOS-Transistor 5 zum Eingangsanschluss 3. Weiterhin fließt ein Strom von einem Erdungsanschluss 2 über den zweiten NMOS-Transistor 6 zum Eingangsanschluss 3. Darüber hinaus fließt ein Strom von einem weiteren Erdungsanschluss 2 über einen Widerstand 9 und den dritten NMOS-Transistor 21 zum Eingangsanschluss 3.

Da die Ströme von dem Energieversorgungsanschluss 1 und den Erdungsanschlüssen 2 zum Eingangsanschluss 3 fließen, wird das Rauschen negativer Spannung im Wesentlichen in den Energieversorgungsanschluss 1 und die Erdungsanschlüsse 2 entladen. Als Ergebnis wird eine innere Schaltung 4 vor der statischen Elektrizität geschützt.

Zu dieser Zeit wird der Strom, der vom Erdungsanschluss 2 zum Knoten 8 fließt, durch den Widerstand 9 auf niedrig begrenzt. Da die an die Gateanschlüsse des ersten und des zweiten NMOS-Transistors 5 und 6 angelegten Potentiale identisch zu dem Potential am Knoten 8 sind, werden die Gatepotentiale der NMOS-Transistoren 5 und 6 durch einen über dem Widerstand entwickelten Spannungsabfall auf niedrig begrenzt. Als Ergebnis wird auch der Strom, der zwischen dem Sourceanschluss und dem Drainanschluss von jedem der NMOS-Transistoren 5 und 6 fließt, auf niedrig begrenzt.

Solche Verbindungen können den Fluss eines Substratstroms begrenzen, der vom zweiten NMOS-Transistor 6 erzeugt wird, der elektrisch zwischen dem Erdungsanschluss 2 und dem Eingangsanschluss 3 angeschlossen ist, sowie den Fluss eines Substratstroms, der vom ersten NMOS-Transistor 5 erzeugt wird. Da der Effekt eines Begrenzens des Flusses der Substratströme, die von beiden Schutztransistoren erzeugt werden, auf der Erdungs- und der Quellenseite erhalten werden kann, kann ein stabiler Betrieb einer integrierten Schaltungsvorrichtung erreicht werden.

Obwohl die vorliegende Erfindung beim vorliegenden Ausführungsbeispiel als die Schutzschaltung beschrieben worden ist, die zum Eingangsanschluss gehört, ist die vorliegende Erfindung nicht notwendigerweise auf die Verwendung des Eingangsanschlusses begrenzt. Die vorliegende Erfindung kann auch als die Schutzschaltung in Bezug auf einen Ausgangsanschluss verwendet werden.

Gemäß einer typischen der integrierten Halbleiterschaltungsvorrichtungen der vorliegenden Erfindung, wie sie oben beschrieben worden ist, ist ein Element zum Ausbilden eines Strompfads, der sich von einem Knoten zu einem Anschlussflecken erstreckt, zwischen dem Knoten und dem Anschlussflecken vorgesehen und ist ein Widerstandselement zwischen dem Knoten und einer zweiten Energiequelle vorgesehen. Aufgrund des Vorsehens dieser Komponenten kann das Anlegen der Spannung an die Gateanschlüsse der Schutztransistoren und der Fluss der Ströme in die Schutztransistoren begrenzt werden. Das bedeutet, dass deshalb, weil der Fluss der in den Transistoren erzeugten Substratströme beschränkt werden kann, eine integrierte Halbleiterschaltungsvorrichtung zur Verfügung gestellt wird, die einen stabileren Betrieb von ihr erhalten kann, während die Funktion eines Bereitstellens eines Schutzes gegenüber einer inneren Schaltung auf dieselbe Weise wie beim Stand der Technik beibehalten wird.

Während die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die illustrativen Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, soll diese Beschreibung nicht in einem beschränkenden Sinn gedacht sein. Verschiedene Modifikationen der illustrativen Ausführungsbeispiele sowie andere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden Fachleuten auf dem Gebiet bei Bezugnahme auf diese Beschreibung offensichtlich werden. Es ist daher beabsichtigt, dass die beigefügten Ansprüche irgendwelche solche Modifikationen oder Ausführungsbeispiele abdecken werden, wie sie in den Schutzumfang der Erfindung fallen.


Anspruch[de]
Schutzschaltung zum Schützen einer inneren Schaltung (4), wobei die Schutzschaltung einen Anschlussflecken (3) als Eingangsanschluss aufweist, der an die innere Schaltung (4) angeschlossen ist, gekennzeichnet durch:

einen ersten Feldeffekttransistor (5) mit einer ersten Elektrode, die elektrisch an eine erste Potentialquelle (1) angeschlossen ist, einer zweiten Elektrode, die elektrisch an den Anschlussflecken (3) angeschlossen ist, und einem Gate, das elektrisch an einen Knoten (8) angeschlossen ist;

ein Element (7, 21), das zwischen dem Knoten (8) und dem Anschlussflecken (3) angeschlossen ist, zum Ausbilden eines sich vom Knoten (8) zum Anschlussflecken (3) erstreckenden Strompfads, wenn ein negatives Potential, das niedriger als eine vorbestimmte Spannung ist, an den Anschlussflecken (3) angelegt ist; und

eine Widerstandseinrichtung (9, 31), die zwischen dem Knoten (8) und einer zweiten Potentialquelle (2) angeschlossen ist.
Schutzschaltung nach Anspruch 1, wobei die Schutzschaltung weiterhin einen zweiten Feldeffekttransistor (6) mit einer ersten Elektrode, die elektrisch an den Anschlussflecken (3) angeschlossen ist, und einer zweiten Elektrode und einem Gate, die elektrisch an die zweite Potentialquelle (2) angeschlossen sind, aufweist. Schutzschaltung nach Anspruch 1, wobei die Schutzschaltung weiterhin einen zweiten Feldeffekttransistor (6) mit einer ersten Elektrode, die elektrisch an den Anschlussflecken (3) angeschlossen ist, einer zweiten Elektrode, die elektrisch an die zweite Potentialquelle (2) angeschlossen ist, und einem Gate, das elektrisch and den Knoten (8) angeschlossen ist, aufweist. Schutzschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Element (7) eine Diode ist. Schutzschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Element (21) ein dritter Feldeffekttransistor ist. Schutzschaltung nach Anspruch 5, wobei eine Schwellenspannung der dritten Feldeffekttransistors (21) niedriger als eine Schwellenspannung des ersten Feldeffekttransistors (5) ist. Schutzschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Widerstandseinrichtung (31) ein vierter Feldeffekttransistor ist. Schutzschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Widerstandseinrichtung (9) ein Widerstand ist.






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