[發明專利]在混合電壓芯片中使用低電壓晶體管來鉗住高電壓電源的ESD電源鉗位

有效

• 申請號: 201210440923.X
• 申請日: 2012-11-07
• 公開（公告）號: CN103001206A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 鄺國權
• 申請（專利權）人: 香港應用科技研究院有限公司
• 主分類號: H02H9/04
• 分類號: H02H9/04
• 代理公司: 深圳新創友知識產權代理有限公司 44223
• 代理人: 江耀純

1.一個混合電壓靜電放電（ESD）保護電路，包括：

高電壓核心電路，其有高電壓晶體管，該晶體管有一高回跳擊穿電壓，所述高電壓晶體管由一高電壓電源供電；

低電壓核心電路，其有低電壓晶體管，該晶體管有一低于所述高回跳擊穿電壓的低回跳擊穿電壓，所述低電壓晶體管由一低于所述高電壓電源的低電壓電源供電；

第一觸發電路，其連接到所述高電壓電源，所述高電壓電源驅動所述高電壓核心電路中的高電壓晶體管，當在所述高電壓電源上檢測到一個ESD脈沖時，所述第一觸發電路導通第一柵極；

第二觸發電路，其連接到所述高電壓電源，當在所述高電壓電源上檢測到所述ESD脈沖時，所述第二觸發電路導通第二柵極；

鉗位晶體管，其為響應所述第一柵極，連接以將電流從一漏節點分流到地節點，其中所述鉗位晶體管是一具有較低回跳擊穿電壓的低電壓晶體管；

初始分流旁路，其為響應所述第二觸發電路，被所述第二柵極導通，將電流從所述高電壓電源分流到所述漏節點；

低電壓晶體管保護器，其連接在所述高電壓電源和所述漏節點之間，用于產生一電壓降到所述漏節點，當沒有檢測到ESD脈沖時，其中所述電壓降足夠防止所述漏節點達到所述低回跳擊穿電壓；

由此，所述鉗位晶體管被所述初始分流旁路加偏壓到所述低回跳擊穿電壓，以保護所述低電壓核心電路里的低電壓晶體管，正常運行時所述鉗位晶體管被所述低電壓晶體管保護器保護。

2.根據權利要求1所述的混合電壓ESD保護電路，其中所述初始分流旁路的導通時間由所述第二觸發電路的一個時間常數決定；其中所述導通時間足夠將所述漏節點的電壓提升到所述較低的回跳擊穿電壓，以引起所述鉗位晶體管的擊穿。

3.根據權利要求2所述的混合電壓ESD保護電路，其中所述導通時間并不足夠引起所述鉗位晶體管的熱擊穿。

4.根據權利要求1所述的混合電壓ESD保護電路，其中所述鉗位晶體管包括一用于所述低電壓電源而不是用于所述高電壓電源的低電壓型的n-溝道晶體管。

5.根據權利要求4所述的混合電壓ESD保護電路，其中所述低電壓晶體管保護器包括連接在所述高電壓電源和所述漏節點之間的一連串二極管。

6.根據權利要求5所述的混合電壓ESD保護電路，其中所述初始分流旁路包括：

旁路晶體管，其為響應一個旁路柵節點，連接導通所述連串二極管內的分接節點和所述漏節點之間的旁路電流；

旁路觸發電阻器，其連接到所述旁路柵節點；

初始觸發晶體管，其為響應所述第二觸發電路的第二柵極，連接導通電流從所述旁路柵節點到所述地節點。

7.根據權利要求6所述的混合電壓ESD保護電路，其中所述旁路晶體管包括一用于所述低電壓電源而不是用于所述高電壓電源的低電壓型的p-溝道晶體管；其中所述初始觸發晶體管包括低電壓型的n-溝道晶體管。

8.根據權利要求7所述的混合電壓ESD保護電路還包括：一反向二極管，其連接導通電流從所述分接節點到所述高電壓電源。

9.根據權利要求8所述的混合電壓ESD保護電路，其中所述低電壓電源連接到所述初始分流旁路里的旁路觸發電阻器。

10.根據權利要求8所述的混合電壓ESD保護電路，其中所述初始分流旁路還包括一二極管，其與所述旁路觸發電阻器串聯在所述旁路柵節點和所述高電壓電源之間。

11.根據權利要求7所述的混合電壓ESD保護電路，其中所述第一觸發電路包括：

第一電阻器，其連接在所述地節點和所述第一柵節點之間；

第一電容器，其連接在所述第一柵節點和所述高電壓電源之間，所述第一電容器有較厚的絕緣氧化層，其厚度要厚過所述低電壓晶體管的柵極氧化厚度；

其中所述第二觸發電路包括：

第二電阻器，其連接在所述地節點和所述第二柵節點之間；

第二電容器，其連接在所述第二柵節點和所述高電壓電源之間，所述第二電容器有較厚的絕緣氧化層，其厚度要厚過所述低電壓晶體管的柵極氧化厚度。