[發明專利]具有從受保護總線耦合到地的FET器件的保護電路

在審

• 申請號: 201910198840.6
• 申請日: 2019-03-15
• 公開（公告）號: CN110277774A
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發明（設計）人: 華雷;W·A·拉塞爾;C·黃;B·梁;P·韓
• 申請（專利權）人: 升特股份有限公司
• 主分類號: H02H9/00
• 分類號: H02H9/00;H02H9/02;H02H9/04
• 代理公司: 深圳市百瑞專利商標事務所(普通合伙) 44240
• 代理人: 金輝

半導體器件包括電壓輸入電路節點和接地節點。第一晶體管耦合在電壓輸入電路節點和接地節點之間。觸發電路與第一晶體管并聯耦合在電壓輸入電路節點和接地節點之間。觸發電路包括觸發二極管。觸發電路的輸出耦合到第一晶體管的控制端子。通過在電壓輸入電路節點和接地節點之間耦合負載來為負載供電。

要求國內優先權

本申請要求2018年3月16日提交的美國臨時申請號62/643,923的權益，該申請通過引用并入本文。

技術領域

本發明總體涉及電過應力(EOS)和靜電放電(ESD)保護電路，更具體地，涉及通過晶體管將電流浪涌引導到地的保護電路。

背景技術

半導體器件通常存在于現代電子產品中。半導體器件的電子部件的數量和密度不同。分立的半導體器件通常包含一種類型的電子部件，例如發光二極管(LED)、小信號晶體管、電阻器、電容器、電感器或功率金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)。集成半導體器件通常包含數百至數百萬個電子部件。集成半導體器件的示例包括微控制器、微處理器、電荷耦合器件(CCD)、太陽能電池和數字微鏡器件(DMD)。

半導體器件執行廣泛的功能，例如信號處理、高速計算、發送和接收電磁信號、控制電子設備、將太陽光轉換成電，以及為電視顯示器創建視覺投影。半導體器件存在于娛樂、通信、電力轉換、網絡、計算機和消費產品領域。半導體器件也可用于軍事應用、航空、汽車、工業控制器和辦公設備。

瞬態電壓抑制(TVS)二極管通常用于保護半導體器件免受靜電放電(ESD)和電過應力(EOS)事件的影響。可以提供TVS二極管，其陰極連接到半導體器件的電壓輸入，陽極連接到接地節點，以免受電壓輸入上的電壓浪涌的影響。TVS二極管在正常電壓電平下近似為開路，但是當輸入電壓電位超過TVS二極管的擊穿電壓(V_BR)時，通過TVS二極管的電流電阻顯著降低。來自ESD或EOS事件的過量電流通過TVS二極管流到接地節點，這有助于將輸入電壓電位保持在附加負載的安全水平內。負載可以是集成電路(IC)、電路板、另一電路元件、電路元件的任何組合，或由輸入電壓供電的任何其他器件。

用于ESD和EOS抑制的TVS二極管的一個問題是TVS二極管吸收大部分分流到地的瞬態能量。因此，高能TVS必須體積大。對于高壓系統，例如工業傳感器、汽車負載突降和電機控制器，問題更加復雜。由于TVS二極管可以吸收的最大能量與其尺寸成正比，因此具有高電壓輸入和高電流瞬態的應用可能需要不切實際的大型TVS二極管。因此，需要一種可用于高壓和高瞬態電流浪涌抑制應用的改進的保護裝置。

附圖說明

圖1示出了用于EOS抑制的耦合在電壓線和地之間的場效應晶體管(FET)；

圖2a和2b示出了使用TVS二極管作為用于EOS FET的觸發電路；

圖3a和3b示出了在EOS FET觸發電路中使用的雙極結型晶體管(BJT)；

圖4a和4b示出了在EOS FET觸發電路中使用的FET；

圖5示出了配置為觸發EOS FET的p型溝道FET，所述EOS FET是n型溝道FET；

圖6a-6c示出了耦合到EOS FET柵極端子的限壓電路；

圖7a-7c示出了利用EOS FET的雙向保護電路；

圖8a和8b示出了利用電流鏡放大控制電壓的EOS FET觸發電路；

圖9a和9b示出了與EOS FET串聯的電阻器；以及

圖10示出了耦合到電氣器件的電力輸入的EOS FET。

具體實施方式