[發明專利]高電壓電路裝置及其環形電路布局

在審

• 申請號: 201911004930.3
• 申請日: 2019-10-22
• 公開（公告）號: CN112310949A
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 陳奕豪;吳祖儀;呂智勛;陳柏安;劉純杰
• 申請（專利權）人: 新唐科技股份有限公司
• 主分類號: H02H9/02
• 分類號: H02H9/02;H01L27/02
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 周曉飛;許曼

本發明提供了一種高電壓電路裝置及其環形電路布局，包括一高電壓晶體管、一防護元件以及一反饋元件。高電壓晶體管具有一柵極、一漏極以及一源極。防護元件耦接于高電壓晶體管的源極以及一接地端之間。當漏極對應一靜電放電而流經一電流時，電流自漏極經過高電壓晶體管以及防護元件而流往接地端。一反饋元件耦接于防護元件、接地端以及柵極之間。當靜電放電發生時使高電壓晶體管維持一導通狀態以流經電流。

技術領域

本發明是關于一種高電壓電路裝置及其環形電路布局，特別是關于一種具有靜電放電(Electrostatic Discharge，ESD)防護作用的高電壓電路裝置及其環形電路布局。

背景技術

一般而言，各種電子裝置中均會設置有靜電放電(Electrostatic Discharge，ESD)防護的機制，藉以避免當人體帶有過多的靜電而去觸碰電子裝置時，電子裝置因為靜電所產生的瞬間大電流而導致毀損，或是避免電子裝置受到環境或運送工具所帶的靜電影響而產生無法正常運作的情形。

以高電壓操作環境下的電子裝置而言，高電壓元件通常可被應用于其中，藉此提供高電壓處理的能力，同時在電子裝置未操作的情形下，高電壓元件本身亦可承受靜電放電電流而不會導致元件本身的損毀。

然而，上述高電壓元件并無法提供有效的靜電放電防護，因此當靜電放電情形發生而產生瞬間大電流時，上述高電壓元件仍無法用來確實避免靜電放電對于電子裝置造成的損害，故靜電放電所產生的瞬間大電流仍可能通過上述高電壓元件流往其它內部電路，使得內部電路中的元件毀損。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提出一種高電壓電路裝置及其環形電路布局，是利用晶體管常開型的溝道特性在源極端搭配防護元件及反饋元件的設計，能夠通過反饋元件控制高電壓晶體管的柵極電壓使其維持在導通狀態，讓電流經由防護元件流至接地端而宣泄出去，避免對高電壓晶體管與內部電路造成傷害，因而能提供具有高穩定性與高效能的靜電放電防護作用。

本發明的一實施例提供了一種高電壓電路裝置，包括一高電壓晶體管、一防護元件以及一反饋元件。高電壓晶體管具有一柵極、一漏極以及一源極。防護元件耦接于高電壓晶體管的源極以及一接地端之間。當漏極對應一靜電放電(Electrostatic Discharge，ESD)而流經一電流時，電流自漏極經過高電壓晶體管以及防護元件而流往接地端。一反饋元件耦接于防護元件、接地端以及柵極之間。當靜電放電發生時使高電壓晶體管維持一導通狀態以流經電流。

反饋元件是包括一穩壓二極管(Zener diode)，穩壓二極管的陽極耦接接地端，穩壓二極管的陰極耦接防護元件。當靜電放電發生時，穩壓二極管為反偏，并且穩壓二極管的一擊穿電壓傳遞至高電壓晶體管的柵極以導通高電壓晶體管。此外，反饋元件更包括一電容以及一電阻，高電壓晶體管的柵極是連接電容以及電阻。

在另一實施例中，高電壓晶體管是包括一結型場效應晶體管(Junction GateField-Effect Transistor，JFET)。防護元件是包括一金屬氧化物半導體場效應晶體管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)、一雙極性結型晶體管(Bipolar Junction Transistor，BJT)或二極管。防護元件是包括金屬氧化物半導體場效應晶體管，并且金屬氧化物半導體場效應晶體管的漏極是連接金屬氧化物半導體場效應晶體管的源極。要注意的是，上述高電壓晶體管、防護元件以及反饋元件是采用同一半導體工藝制作于同一半導體基板上。