[發(fā)明專利]一種芯片IO引腳的ESD保護電路

在審

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• 申請日: 2021-06-10
• 公開（公告）號: CN113314519A
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 戴興科
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市微源半導(dǎo)體股份有限公司
• 主分類號: H01L27/02
• 分類號: H01L27/02
• 代理公司: 深圳市中科創(chuàng)為專利代理有限公司 44384
• 代理人: 彭西洋;譚雪婷

本發(fā)明公開一種芯片IO引腳的ESD保護電路，包括芯片內(nèi)部電路模塊，以及與芯片內(nèi)部電路模塊連接的IO引腳、VDD端口和GND端口；所述VDD端口與GND端口之間還連接有保護二極管，還包括第一防靜電器件、第二防靜電器件；所述芯片內(nèi)部電路模塊與GND端口的公共連接端，或芯片內(nèi)部電路模塊與VDD端口的公共連接端，依次經(jīng)第一防靜電器件、第二防靜電器件與IO引腳連接。該電路在當(dāng)GND端口或VDD端口產(chǎn)生噪音訊號時，只會透過第一防靜電器件干擾到第二防靜電器件，進而不會干擾到IO引腳，進而可有效的解決因GND端口或VDD端口產(chǎn)生噪音訊號以干擾IO引腳的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及芯片的ESD防護技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種芯片IO引腳的ESD保護電路。

背景技術(shù)

如圖1所示，為現(xiàn)有的芯片常用的IO腳位的ESD(靜電放電、防靜電)保護電路，其中IO為欲保護的IO引腳，Dp是用于對VDD端口進行ESD保護的二極管，Dn是針對GND端口進行ESD保護的二極管，Dpower則是VDD端口至GND端口之間的用于ESD保護的二極管。

參照圖2所示，是由IO引腳對GND端口打正壓ESD時，ESD電流宣泄路徑，ESD電壓打至IO引腳時，當(dāng)IO電壓超過二極管Dn的擊穿電壓時，Dn即會導(dǎo)通，將ESD電荷導(dǎo)流至GND端口，使ESD電荷不會流至Internal Circuit(芯片內(nèi)部電路)，避免其受損壞，進而實現(xiàn)ESD保護的效果。

參照圖3所示，是由IO引腳對GND端口打負(fù)壓ESD時，ESD電流宣泄路徑，ESD電壓打至IO引腳時，當(dāng)IO電壓比GND端口電壓低，且超過Dn的順偏電壓時，Dn即會導(dǎo)通，將ESD電荷導(dǎo)流至GND端口，達(dá)到ESD保護的功能。

參照圖4所示，是由IO引腳對VDD端口打正壓ESD時，ESD電流宣泄路徑，ESD電壓打至IO引腳時，當(dāng)IO電壓超過Dp的順偏電壓時，Dp即會導(dǎo)通，將ESD電荷導(dǎo)流至VDD端口，進而實現(xiàn)ESD的保護效果。

參照圖5所示，是由IO引腳對VDD端口打負(fù)壓ESD時，ESD電流宣泄路徑，ESD電壓打至IO引腳時，當(dāng)IO電壓低超過Dp的擊穿電壓時，Dp即會導(dǎo)通，將ESD電荷導(dǎo)流至VDD端口，達(dá)到ESD保護的功能。

由上述可知，現(xiàn)有的ESD保護電路有一定的保護效果，但是如果用在ground noise(接地噪音)較大的應(yīng)用中時，該ESD保護電路反而會造成接地噪音電平干擾到IO腳位訊號的問題。如圖1所示，當(dāng)GND端口的接地噪音電壓(VGND)較大時，并且超過Dn順偏電壓(Vdn)加上IO電壓(VIO)時，即會造成Dn產(chǎn)生順偏電流(Inoise)，造成VIO抬升，產(chǎn)生噪音訊號，且當(dāng)該噪音訊號太大時，會導(dǎo)致芯片無法正常工作。此外，電源管理芯片因為常用于大電流應(yīng)用中，且芯片中的大功率管一直處于開、關(guān)的切換狀態(tài)中，更容易引起較大的接地噪音干擾，因此，需要對其進行防護。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種芯片IO引腳的ESD保護電路，以解決現(xiàn)有ESD保護電路中，因接地噪音電壓較大而對芯片IO腳位訊號產(chǎn)生干擾，進而導(dǎo)致芯片無法正常工作的問題。

為實現(xiàn)上述目的，采用以下技術(shù)方案：

一種芯片IO引腳的ESD保護電路，包括芯片內(nèi)部電路模塊，以及與芯片內(nèi)部電路模塊連接的IO引腳、VDD端口和GND端口；所述VDD端口與GND端口之間還連接有保護二極管，還包括第一防靜電器件、第二防靜電器件；所述芯片內(nèi)部電路模塊與GND端口的公共連接端，或芯片內(nèi)部電路模塊與VDD端口的公共連接端，依次經(jīng)第一防靜電器件、第二防靜電器件與IO引腳連接。

進一步地，所述第一防靜電器件連接于芯片內(nèi)部電路模塊與GND端口的公共連接端；所述第一防靜電器件采用以下器件中的任意一種：二極管、N型MOS管；所述第二防靜電器件在第一防靜電器件采用二極管時，其也采用二極管；所述第二防靜電器件在第一防靜電器件采用N型MOS管時，其采用N型MOS管或P型MOS管。