專利名稱：用于超高壓晶片的靜電放電保護(hù)電路的制作方法
用于超高壓晶片的靜電放電保護(hù)電路技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明有關(guān)于一種靜電放電保護(hù)電路，且特別是有關(guān)于一種用于超高壓晶片的靜電放電保護(hù)電路。
背景技術(shù)：
一般來(lái)說(shuō),靜電放電(Electrostatic Discharge, ESD)電流是電子產(chǎn)品在連接過(guò)程中出現(xiàn)的主要問(wèn)題之一，除了人體的觸碰可能導(dǎo)致靜電放電電流的產(chǎn)生之外，電子產(chǎn)品本身也會(huì)因累積靜電而產(chǎn)生靜電放電電流。
隨著電子產(chǎn)品的進(jìn)步，消費(fèi)者除了注重電子產(chǎn)品本身的功能之外，電子產(chǎn)品若是可以外接各式各樣的電子配備，更有助于提高消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)的意愿。舉例來(lái)說(shuō)，多功能化及小型化已成為目前手持式電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的趨勢(shì)，為了讓手持式電子產(chǎn)品能夠整合周邊的電子配備，其傳輸界面(例如I/o端口)通常會(huì)隨之增多。然而于實(shí)際使用中，若傳輸界面越多，往往越容易導(dǎo)致靜電放電電流通過(guò)傳輸界面進(jìn)入電子產(chǎn)品中，進(jìn)而干擾或損壞電子產(chǎn)品內(nèi)部的集成電路。
特別是，當(dāng)電子產(chǎn)品內(nèi)部的集成電路有一部分是操作在超高電壓環(huán)境時(shí)，若直接將超高電壓環(huán)境中的靜電放電電流導(dǎo)弓I至一般電壓的電路中，將很容易造成電子產(chǎn)品中許多電路或電子零件失效(例如收到過(guò)大的電流或過(guò)熱)，使得電子產(chǎn)品制造商蒙受不少損失。因此，業(yè)界亟欲解決在超高壓晶片中的靜電放電電流問(wèn)題，以提高電子產(chǎn)品的良率及可靠度。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種用于超高壓晶片的靜電放電保護(hù)電路，可以主動(dòng)偵測(cè)靜電放電電流是否產(chǎn)生，并提供適當(dāng)?shù)碾娏鱾鬏斅窂揭葬尫澎o電放電電流。當(dāng)偵測(cè)到靜電放電電流時(shí)，所述靜電放電保護(hù)電路會(huì)導(dǎo)通內(nèi)部的一個(gè)功率半導(dǎo)體元件，而開(kāi)放自高電壓隔離阱區(qū)的電源線至電位轉(zhuǎn)換電路的電流傳輸路徑，避免操作于一般電壓的電路受到破壞。
本發(fā)明實(shí)施例提供一種用于超高壓晶片的靜電放電保護(hù)電路，所述靜電放電保護(hù)電路耦接電位轉(zhuǎn)換電路，并通過(guò)電位轉(zhuǎn)換電路耦接接地端。所述靜電放電保護(hù)電路包括電源箝制模塊與至少一個(gè)開(kāi)關(guān)模塊。電源箝制模塊耦接于第一高壓端與第一低壓端之間，用以自第一高壓端或第一低壓端偵測(cè)靜電放電電流，據(jù)以產(chǎn)生控制信號(hào)。開(kāi)關(guān)模塊包括第一電阻與第一功率半導(dǎo)體元件，第一電阻耦接于第一高壓端與電位轉(zhuǎn)換電路之間，第一功率半導(dǎo)體元件并聯(lián)耦接第一電阻，且第一功率半導(dǎo)體元件受控于控制信號(hào)以選擇性地導(dǎo)通第一電流傳輸路徑，使得第一高壓端通過(guò)第一電流傳輸路徑電性連接至電位轉(zhuǎn)換電路，其中第一低壓端與該接地端的電位差大于第一電壓臨界值。
于本發(fā)明一實(shí)施例中，所述靜電放電保護(hù)電路與電位轉(zhuǎn)換電路是經(jīng)由同一半導(dǎo)體工藝形成于同一超高壓晶片中。此外，第一功率半導(dǎo)體元件的控制極可耦接電源箝制模塊以接收控制信號(hào)，第一功率半導(dǎo)體元件的第一電極可耦接第一高壓端，且第一功率半導(dǎo)體元件的第二電極可耦接電位轉(zhuǎn)換電路。另外，電源箝制模塊至少包括一個(gè)第二電阻與一個(gè)第一電容，第二電阻與第一電容稱接于第一高壓端與第一低壓端之間，且第二電阻通過(guò)第一節(jié)點(diǎn)串聯(lián)耦接與第一電容，電源箝制模塊是偵測(cè)第一節(jié)點(diǎn)上的電位變化量，據(jù)以產(chǎn)生控制信號(hào)。
綜上所述，本發(fā)明提供的用于超高壓晶片的靜電放電保護(hù)電路，當(dāng)電源箝制模塊判斷靜電放電電流產(chǎn)生時(shí)，可即時(shí)提供適當(dāng)?shù)碾娏鱾鬏斅窂揭葬尫澎o電放電電流。換句話說(shuō)，當(dāng)電源箝制模塊偵測(cè)到靜電放電電流時(shí)，所述靜電放電保護(hù)電路會(huì)導(dǎo)通內(nèi)部開(kāi)關(guān)模塊中的一個(gè)功率半導(dǎo)體元件，而開(kāi)放自高電壓隔離阱區(qū)的電源線至電位轉(zhuǎn)換電路的電流傳輸路徑，避免操作于一般電壓的電路受到破壞。
為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說(shuō)明如下。


圖1所示為依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的靜電放電保護(hù)電路的電路示意圖2所示為依據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的靜電放電保護(hù)電路的電路示意圖3所示為依據(jù)本發(fā)明再一實(shí)施例的靜電放電保護(hù)電路的電路示意圖4所示為依據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的靜電放電保護(hù)電路的電路示意圖5所示為依據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的靜電放電保護(hù)電路的電路示意圖6所示為依據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的靜電放電保護(hù)電路的電路示意圖7所示為依據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的靜電放電保護(hù)電路的電路示意圖8所示為依據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的靜電放電保護(hù)電路的電路示意圖9所示為依據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的靜電放電保護(hù)電路的電路示意圖。
其中，附圖標(biāo)記說(shuō)明如下:
Ia I1:靜電放電保護(hù)電路；10、10a IOc:電源箝制模塊；
102:反相器；104、104a:晶體管；
12a 12k:開(kāi)關(guān)模塊；
14a 14b:功率半導(dǎo)體元件；
16a 16b: 二 極管；18:柵極驅(qū)動(dòng)器；
20a 20c:傳輸界面；
3:電位轉(zhuǎn)換電路；30:電位轉(zhuǎn)換控制器；
32a,32b:可耐高壓的功率晶體管；
40a:電源箝制模塊；40b: 二極管；
42:電源箝制模塊；
VB:第一高壓端；VS:第一低壓端；
VSS:接地端；VCC:第二低壓端；
VDD:第三高壓端；
H:高電壓隔離阱區(qū)；
A、B:節(jié)點(diǎn)；
H、、:電阻；
C1:電容；
Qla、Qlb:功率半導(dǎo)體元件。
具體實(shí)施方式
〔靜電放電保護(hù)電路的實(shí)施例〕
請(qǐng)參見(jiàn)圖1，圖1所示為本發(fā)明一實(shí)施例的靜電放電保護(hù)電路的電路示意圖。如圖1所示，本實(shí)施例的靜電放電保護(hù)電路Ia具有電源箝制模塊10、開(kāi)關(guān)模塊12a、開(kāi)關(guān)模塊12b、功率半導(dǎo)體元件14a、功率半導(dǎo)體元件14b以及二極管16a、二極管16b,且靜電放電保護(hù)電路Ia分別耦接?xùn)艠O驅(qū)動(dòng)器18與電位轉(zhuǎn)換電路3。由于柵極驅(qū)動(dòng)器18主要是用來(lái)推動(dòng)馬達(dá)、線圈等需要較高電壓的電器設(shè)備，而使得靜電放電保護(hù)電路Ia與柵極驅(qū)動(dòng)器18工作于高電壓環(huán)境，故從電路布局的角度來(lái)看，靜電放電保護(hù)電路Ia與柵極驅(qū)動(dòng)器18是位于高電壓隔離阱區(qū)H之中。此外，電位轉(zhuǎn)換電路3與其他一般電路無(wú)特別區(qū)別。
于實(shí)際使用中，電位轉(zhuǎn)換電路3可通過(guò)電位轉(zhuǎn)換控制器30控制兩個(gè)可耐高壓的功率晶體管32a、32b，用以抬高高電壓隔離阱區(qū)H的電壓電平，使得高電壓隔離阱區(qū)H的基礎(chǔ)電壓電平(第一低壓端VS的電壓)與一般電路的基礎(chǔ)電壓電平(接地端VSS的電壓)之間具有一個(gè)電壓臨界值。此外，柵極驅(qū)動(dòng)器18所欲推動(dòng)的電器設(shè)備(未在圖中示出)是連接在傳輸界面20a、傳輸界面20b、傳輸界面20c上，且所述電器設(shè)備往往預(yù)設(shè)有最適合進(jìn)行操作的工作電壓區(qū)間，為了使柵極驅(qū)動(dòng)器18的輸出電壓可以在所述電器設(shè)備預(yù)設(shè)的工作電壓區(qū)間內(nèi)，高電壓隔離阱區(qū)H需要墊高第一低壓端VS的電壓，使第一低壓端VS的電壓符合所述電器設(shè)備的工作電壓區(qū)間的下限。也就是說(shuō)，本實(shí)施例的電壓臨界值實(shí)際上即是參考所述電器設(shè)備的工作電壓區(qū)間所決定。
舉例來(lái)說(shuō)，若所述電器設(shè)備的需要操作在325V到342V這個(gè)區(qū)間內(nèi)，則高電壓隔離阱區(qū)H的第一高壓端VB即可以設(shè)計(jì)具有大約342V左右的電壓，而高電壓隔離阱區(qū)H的第一低壓端VS可以設(shè)計(jì)具有大約325V左右的電壓電平。相對(duì)于一般電路接地端VSS的電壓電平(OV)來(lái)說(shuō)，高電壓隔離阱區(qū)H大約可墊高一個(gè)電壓臨界值(也就是325V)的電壓電平，使得柵極驅(qū)動(dòng)器18可以輸出用符合所述電器設(shè)備所需的電壓。
換句話說(shuō)，由于高電壓隔離阱區(qū)H中的電壓變化幅度有限，故高電壓隔離阱區(qū)H中的電路元件僅需符合約30V的耐壓需求。另一方面,本實(shí)施例的電位轉(zhuǎn)換電路3由于承受了 300V以上的電壓差，故電位轉(zhuǎn)換電路3在設(shè)計(jì)時(shí)則需要相對(duì)更高的耐壓需求(例如設(shè)計(jì)上可使用耐壓約700V的元件)。此外，靜電放電保護(hù)電路la、柵極驅(qū)動(dòng)器18與電位轉(zhuǎn)換電路3是經(jīng)由同一半導(dǎo)體工藝形成于同一超高壓晶片中，以下分別就靜電放電保護(hù)電路Ia的各部元件以及其他搭配的電路做詳細(xì)的說(shuō)明。
電源箝制模塊10耦接于第一高壓端VB與第一低壓端VS之間，用以自第一高壓端VB或第一低壓端VS偵測(cè)靜電放電電流，據(jù)以產(chǎn)生控制信號(hào)。在此，電源箝制模塊10包括了電阻R1、電容C1、反相器102與晶體管104，其中電阻R1、電容C1與反相器102可以視為一個(gè)ESD暫態(tài)檢測(cè)單元，而晶體管104并聯(lián)耦接所述ESD暫態(tài)檢測(cè)單元。此外，電源箝制模塊10中的晶體管104的柵極耦接于反相器102的輸出端(節(jié)點(diǎn)B)，而反相器102的輸入端則連接于電阻R1和電容C1之間的節(jié)點(diǎn)A。
于實(shí)際使用中，電源箝制模塊10是偵測(cè)節(jié)點(diǎn)A上的電位變化量，接著所述偵測(cè)結(jié)果經(jīng)過(guò)反相器102反相，而自節(jié)點(diǎn)B上得到控制信號(hào)。另外，電容C1可以由一種NMOS功率金氧半晶體管所構(gòu)成，而反相器102可以由PMOS功率金氧半晶體管以及NMOS功率金氧半晶體管所構(gòu)成，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員可視情況自由改變?cè)O(shè)計(jì)，本發(fā)明并不以此為限。
開(kāi)關(guān)模塊12a包括了電阻R2a與功率半導(dǎo)體元件Qla，電阻R2a耦接于第一高壓端VB與電位轉(zhuǎn)換電路3之間，功率半導(dǎo)體元件Qla并聯(lián)耦接電阻R2a，且功率半導(dǎo)體元件Qla受控于控制信號(hào)以選擇性地使得第一高壓端VB電性連接至電位轉(zhuǎn)換電路3。詳細(xì)來(lái)說(shuō)，本實(shí)施例的功率半導(dǎo)體元件Qla可以是NMOS功率金氧半晶體管，而功率半導(dǎo)體元件Qla的控制極(柵極)耦接在電源箝制模塊10的節(jié)點(diǎn)B上，功率半導(dǎo)體元件Qla的第一電極(漏極)耦接第一高壓端VB，且功率半導(dǎo)體元件Qla的第二電極(源極)耦接電位轉(zhuǎn)換電路3。
藉此，當(dāng)節(jié)點(diǎn)B上的控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)功率半導(dǎo)體元件Qla的控制極導(dǎo)通時(shí)，功率半導(dǎo)體元件Qla的內(nèi)部即可提供一條由第一高壓端VB到電位轉(zhuǎn)換電路3的電流傳輸路徑，用以避免靜電放電電流進(jìn)入電阻R2a而在超高壓晶片中流竄。當(dāng)然，除了開(kāi)關(guān)模塊12a之外，實(shí)際上更可具有另一組開(kāi)關(guān)模塊12b，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員可視情況改變開(kāi)關(guān)模塊的數(shù)量，本發(fā)明并不以此為限。
請(qǐng)繼續(xù)參見(jiàn)圖1，功率半導(dǎo)體元件14a于本實(shí)施例中可以是NMOS功率金氧半晶體管，功率半導(dǎo)體元件14a的控制極(柵極)耦接第一低壓端VS，功率半導(dǎo)體元件14a的第一電極(漏極)耦接第一高壓端VB，且功率半導(dǎo)體元件14a的第二電極(源極)耦接在功率半導(dǎo)體元件Qla的第二電極(源極)與電位轉(zhuǎn)換電路3之間的節(jié)點(diǎn)上。在此，除了功率半導(dǎo)體元件14a之外，實(shí)際上還可具有另一組功率半導(dǎo)體元件14b，而功率半導(dǎo)體元件14b與開(kāi)關(guān)模塊12b之間的連接關(guān)系相同于功率半導(dǎo)體元件14a與開(kāi)關(guān)模塊12a之間的連接關(guān)系，本實(shí)施例在此不予贅述。
二極管16a、二極管16b串聯(lián)耦接于第一高壓端VB與第一低壓端VS之間，用以提供第一低壓端VS至第一高壓端VB的單向的電流傳輸路徑。于實(shí)際使用中，柵極驅(qū)動(dòng)器18由于需要推動(dòng)馬達(dá)、線圈等設(shè)備，故在此柵極驅(qū)動(dòng)器18舉例示出三個(gè)傳輸界面(例如可分別對(duì)應(yīng)后端設(shè)備所需要的三相電壓)，也就是柵極驅(qū)動(dòng)器18的輸出端為傳輸界面20a、傳輸界面20b、傳輸界面20c。在此,傳輸界面20a、傳輸界面20b、傳輸界面20c所乘載的電壓未必相同，例如傳輸界面20a與傳輸界面20c約有17V左右的電壓差,而傳輸界面20a與傳輸界面20b的電壓差應(yīng)小于17V。
由圖1可知，二極管16a耦接在傳輸界面20a與傳輸界面20b之間，而二極管16b耦接在傳輸界面20b與傳輸界面20c之間。本實(shí)施例的二極管16a與二極管16b的功能在于，不論靜電放電電流從傳輸界面20b或傳輸界面20c饋入，均可通過(guò)本實(shí)施例的二極管16a與二極管16b而將靜電放電電流導(dǎo)引到第一高壓端VB。當(dāng)然,若靜電放電電流從傳輸界面20a饋入，由于靜電放電電流已經(jīng)在第一高壓端VB上，則此時(shí)二極管16a與二極管16b不動(dòng)作。換句話說(shuō)，二極管16a與二極管16b用以導(dǎo)引各個(gè)傳輸界面饋入的靜電放電電流到第一高壓端VB上，于實(shí)際使用中所屬領(lǐng)域技術(shù)人員當(dāng)然可以使用不同數(shù)量的二極管或者變化設(shè)計(jì)引導(dǎo)靜電放電電流的電路，本發(fā)明并不以此為限。
從本實(shí)施例電路的實(shí)際作動(dòng)方式來(lái)看，舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)靜電放電電流從傳輸界面20c饋入時(shí)，靜電放電電流會(huì)先從二極管16a與二極管16b構(gòu)成的電流傳輸路徑集中到第一高壓端VB上。此外，在穩(wěn)態(tài)時(shí)，電容C1在被充飽電的狀態(tài)，節(jié)點(diǎn)A的電壓幾乎等于第一高壓端VB的電壓。靜電放電電流的出現(xiàn)會(huì)瞬間將節(jié)點(diǎn)A的電壓拉低(接近第一低壓端VS的電壓)，而由于節(jié)點(diǎn)B上的電壓變化量與節(jié)點(diǎn)A上的電壓變化量互為反相關(guān)系，故節(jié)點(diǎn)B的電壓會(huì)瞬間被抬高。這個(gè)瞬間被抬高的的電壓即為控制信號(hào)，藉此導(dǎo)通了晶體管104、功率半導(dǎo)體元件Qla以及功率半導(dǎo)體元件Qlb。
由上述可知，當(dāng)功率半導(dǎo)體元件Qla導(dǎo)通時(shí)，功率半導(dǎo)體元件Qla的內(nèi)部即可提供第一高壓端VB到電位轉(zhuǎn)換電路3的電流傳輸路徑，進(jìn)而使得靜電放電電流可從接地端VSS放電。當(dāng)然，靜電放電電流也可通過(guò)電源箝制模塊40a、二極管40b或者電源箝制模塊42自第二高壓端VCC或第三高壓端VDD放電，其中二極管40b可以耦接在第二高壓端VCC與第三高壓端VDD之間。也就是說(shuō)，本發(fā)明的靜電放電保護(hù)電路Ia將靜電放電電流引導(dǎo)到電位轉(zhuǎn)換電路3之后，便可以搭配一般電路的靜電放電機(jī)制，使得靜電放電電流從一般電路的電源(power)放電或者從接地(ground)放電。
值得注意的是，本實(shí)施例所述的控制信號(hào)并不一定要從節(jié)點(diǎn)B取得，在靜電放電保護(hù)電路Ia中的其他元件有搭配設(shè)計(jì)的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員當(dāng)然可以取用節(jié)點(diǎn)A上的所述偵測(cè)結(jié)果做為控制信號(hào)。在此，本發(fā)明雖列舉數(shù)種實(shí)施形式如下，但本發(fā)明并不以此為限。
〔靜電放電保護(hù)電路的另一實(shí)施例〕
請(qǐng)參見(jiàn)圖2，圖2所示為本發(fā)明另一實(shí)施例的靜電放電保護(hù)電路的電路示意圖。圖2與圖1相同的地方在于，圖2的靜電放電保護(hù)電路Ib同樣是利用電源箝制模塊10進(jìn)行靜電放電電流的偵測(cè)，進(jìn)而控制開(kāi)關(guān)模塊12c與開(kāi)關(guān)模塊12d產(chǎn)生第一高壓端VB到電位轉(zhuǎn)換電路3的電流傳輸路徑。然而，圖2與圖1不同的地方在于，圖1的功率半導(dǎo)體元件Qla是選用NMOS功率金氧半晶體管，而圖2的功率半導(dǎo)體元件Qla是選用npn雙載子晶體管(BJT)。
在此，npn雙載子晶體管(BJT)的基極與NMOS功率金氧半晶體管的柵極在接收高電平(high)電壓時(shí)，分別會(huì)驅(qū)動(dòng)npn雙載子晶體管與NMOS功率金氧半晶體管導(dǎo)通，使得npn雙載子晶體管同樣可提供第一高壓端VB到電位轉(zhuǎn)換電路3的電流傳輸路徑。此外，電源箝制模塊10的作動(dòng)方式是與圖1的靜電放電保護(hù)電路Ia相同，不需另外設(shè)計(jì)。
〔靜電放電保護(hù)電路的再一實(shí)施例〕
請(qǐng)參見(jiàn)圖3，圖3所示為依據(jù)本發(fā)明再一實(shí)施例的靜電放電保護(hù)電路的電路示意圖。圖3與圖2相同的地方在于，圖3的靜電放電保護(hù)電路Ic的開(kāi)關(guān)模塊也是選用npn雙載子晶體管(BJT)，依據(jù)控制信號(hào)以產(chǎn)生第一高壓端VB到電位轉(zhuǎn)換電路3的電流傳輸路徑。然而，圖3與圖2不同的地方在于，圖3的電源箝制模塊IOa并不具有反相器。也就是說(shuō)，相對(duì)于前一實(shí)施例所述的電源箝制模塊10，圖3的電源箝制模塊IOa由于元件減少了，當(dāng)然生產(chǎn)的成本也會(huì)隨著減少。
在此，電源箝制模塊IOa改變了電阻R1與電容C1的串聯(lián)順序，使得在穩(wěn)態(tài)時(shí)，由于電容C1被充飽電，節(jié)點(diǎn)A的電壓兒乎等于第一低壓端VS的電壓。當(dāng)靜電放電電流出現(xiàn)時(shí)，節(jié)點(diǎn)A的電壓會(huì)瞬間被拉高(接近第一高壓端VB的電壓)。這個(gè)瞬間被抬高的的電壓即為控制信號(hào)，藉此導(dǎo)通了晶體管104、功率半導(dǎo)體元件Qla以及功率半導(dǎo)體元件Qlb，使得功率半導(dǎo)體元件Qla以及功率半導(dǎo)體元件QlbOipn雙載子晶體管)可提供第一高壓端VB到電位轉(zhuǎn)換電路3的電流傳輸路徑。
〔靜電放電保護(hù)電路的又一實(shí)施例〕
請(qǐng)參見(jiàn)圖4，圖4所示為依據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的靜電放電保護(hù)電路的電路示意圖。圖4與圖1相同的地方在于，圖4的靜電放電保護(hù)電路Id同樣是利用電源箝制模塊進(jìn)行靜電放電電流的偵測(cè)，進(jìn)而控制開(kāi)關(guān)模塊產(chǎn)生第一高壓端VB到電位轉(zhuǎn)換電路3的電流傳輸路徑。然而，圖4與圖1不同的地方在于，圖1的功率半導(dǎo)體元件Qla是選用NMOS功率金氧半晶體管，而圖4的功率半導(dǎo)體元件Qla是選用pnp雙載子晶體管(BJT)，且圖4是從節(jié)點(diǎn)A擷取控制信號(hào)。
在穩(wěn)態(tài)時(shí)，電容C1是在被充飽電的狀態(tài)，節(jié)點(diǎn)A的電壓幾乎等于第一高壓端VB的電壓，而靜電放電電流的出現(xiàn)會(huì)瞬間將節(jié)點(diǎn)A的電壓拉低(接近第一低壓端VS的電壓)。在此，由于pnp雙載子晶體管的基極受低電平(low)電壓的驅(qū)動(dòng)而導(dǎo)通，恰好可以將節(jié)點(diǎn)A上的電壓變化量當(dāng)作控制信號(hào)，因此圖4的節(jié)點(diǎn)A可直接耦接到pnp雙載子晶體管的基極。
〔靜電放電保護(hù)電路的又一實(shí)施例〕
請(qǐng)參見(jiàn)圖5,圖5所示為本發(fā)明又一實(shí)施例的靜電放電保護(hù)電路的電路示意圖。圖5與圖4相同的地方在于，圖5的靜電放電保護(hù)電路Ie的開(kāi)關(guān)模塊12e、12f同樣選用功率半導(dǎo)體元件Qla是選用pnp雙載子晶體管(BJT)，用以提供第一高壓端VB到電位轉(zhuǎn)換電路3的電流傳輸路徑。然而，圖5與圖4不同的地方在于，圖5的電源箝制模塊IOc并不具有反相器，且晶體管104a是選用PMOS功率金氧半晶體管。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)可明白的是，由于靜電放電電流的出現(xiàn)會(huì)瞬間將節(jié)點(diǎn)A的電壓拉低，因此圖5的節(jié)點(diǎn)A上突降的電壓變化可同時(shí)驅(qū)動(dòng)電源箝制模塊IOc的晶體管104a與開(kāi)關(guān)模塊12e、開(kāi)關(guān)模塊12f中的pnp雙載子晶體管導(dǎo)通。
〔靜電放電保護(hù)電路的又一實(shí)施例〕
請(qǐng)參見(jiàn)圖6，圖6所示為依據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的靜電放電保護(hù)電路的電路示意圖。圖6與圖1相同的地方在于，圖6的靜電放電保護(hù)電路If同樣是利用電源箝制模塊10進(jìn)行靜電放電電流的偵測(cè)，進(jìn)而控制開(kāi)關(guān)模塊12g與開(kāi)關(guān)模塊12h產(chǎn)生第一高壓端VB到電位轉(zhuǎn)換電路3的電流傳輸路徑。然而，圖6與圖1不同的地方在于，圖6的功率半導(dǎo)體元件Qla是選用硅控整流器(SCR)。
在此，硅控整流器的柵極在接收高電平(high)電壓時(shí)，分別會(huì)驅(qū)動(dòng)硅控整流器導(dǎo)通，使得硅控整流器同樣可提供第一高壓端VB到電位轉(zhuǎn)換電路3的電流傳輸路徑。此外，電源箝制模塊10的作動(dòng)方式是與圖1的靜電放電保護(hù)電路Ia相同，不需另外設(shè)計(jì)。
〔靜電放電保護(hù)電路的又一實(shí)施例〕
請(qǐng)參見(jiàn)圖7,圖7所示為本發(fā)明又一實(shí)施例的靜電放電保護(hù)電路的電路示意圖。圖7與圖6相同的地方在于，圖7的靜電放電保護(hù)電路Ig的開(kāi)關(guān)模塊也是選用硅控整流器，依據(jù)控制信號(hào)以產(chǎn)生第一高壓端VB到電位轉(zhuǎn)換電路3的電流傳輸路徑。然而，圖7與圖6不同的地方在于，圖7的電源箝制模塊IOa并不具有反相器。也就是說(shuō)，相對(duì)于前一實(shí)施例所述的電源箝制模塊10，圖7的電源箝制模塊IOa由于元件減少了，當(dāng)然生產(chǎn)的成本也會(huì)隨著減少。
在此，電源箝制模塊IOa改變了電阻R1與電容C1的串聯(lián)順序，使得在穩(wěn)態(tài)時(shí)，由于電容C1被充飽電，節(jié)點(diǎn)A的電壓幾乎等于第一低壓端VS的電壓。當(dāng)靜電放電電流出現(xiàn)時(shí)，節(jié)點(diǎn)A的電壓會(huì)瞬間被拉高(接近第一高壓端VB的電壓)。這個(gè)瞬間被抬高的的電壓即為控制信號(hào)，藉此導(dǎo)通了晶體管104、以及開(kāi)關(guān)模塊12g、12h中的硅控整流器，使得硅控整流器可提供第一高壓端VB到電位轉(zhuǎn)換電路3的電流傳輸路徑。
〔靜電放電保護(hù)電路的又一實(shí)施例〕
請(qǐng)參見(jiàn)圖8，圖8所示為依據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的靜電放電保護(hù)電路的電路示意圖。圖8與圖4相同的地方在于，圖8的靜電放電保護(hù)電路Ih同樣是利用電源箝制模塊IOb進(jìn)行靜電放電電流的偵測(cè)，并從節(jié)點(diǎn)A擷取控制信號(hào)。圖8與圖4不同的地方在于，圖8的開(kāi)關(guān)模塊12j、12k是選用PMOS功率金氧半晶體管。
在穩(wěn)態(tài)時(shí)，電容C1是在被充飽電的狀態(tài)，節(jié)點(diǎn)A的電壓幾乎等于第一高壓端VB的電壓，而靜電放電電流的出現(xiàn)會(huì)瞬間將節(jié)點(diǎn)A的電壓拉低(接近第一低壓端VS的電壓)。在此，由于PMOS功率金氧半晶體管的柵極受低電平(low)電壓的驅(qū)動(dòng)而導(dǎo)通，恰好可以將節(jié)點(diǎn)A上的電壓變化量當(dāng)作控制信號(hào)，因此圖8的節(jié)點(diǎn)A可直接耦接到PMOS功率金氧半晶體管的柵極。
〔靜電放電保護(hù)電路的又一實(shí)施例〕
請(qǐng)參見(jiàn)圖9，圖9所示為依據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的靜電放電保護(hù)電路的電路示意圖。圖9與圖5相同的地方在于，圖9的靜電放電保護(hù)電路Ii同樣是利用電源箝制模塊IOc進(jìn)行靜電放電電流的偵測(cè)，并從節(jié)點(diǎn)A擷取控制信號(hào)。圖9與圖6不同的地方在于，圖9的開(kāi)關(guān)模塊12j、12k是選用PMOS功率金氧半晶體管。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)可明白的是，由于靜電放電電流的出現(xiàn)會(huì)瞬間將節(jié)點(diǎn)A的電壓拉低，因此圖9的節(jié)點(diǎn)A上突降的電壓變化可同時(shí)驅(qū)動(dòng)電源箝制模塊IOc的晶體管104a與開(kāi)關(guān)模塊12j、開(kāi)關(guān)模塊12k中的PMOS功率金氧半晶體管導(dǎo)通。
綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例提供的用于超高壓晶片的靜電放電保護(hù)電路，可通過(guò)電源箝制模塊跨接第一高壓端與第一低壓端之間，藉以偵測(cè)第一高壓端或第一低壓端上是否產(chǎn)生靜電放電電流。當(dāng)電源箝制模塊判斷靜電放電電流產(chǎn)生時(shí)，可即時(shí)提供適當(dāng)?shù)碾娏鱾鬏斅窂揭葬尫澎o電放電電流。換句話說(shuō)，當(dāng)電源箝制模塊偵測(cè)到靜電放電電流時(shí)，所述靜電放電保護(hù)電路會(huì)導(dǎo)通內(nèi)部開(kāi)關(guān)模塊中的一個(gè)功率半導(dǎo)體元件，而開(kāi)放自高電壓隔離阱區(qū)的電源線至電位轉(zhuǎn)換電路的電流傳輸路徑，避免操作于一般電壓的電路受到破壞。
以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，其并非用以局限本發(fā)明的權(quán)利要求范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于超高壓晶片的靜電放電保護(hù)電路，耦接一電位轉(zhuǎn)換電路，并通過(guò)該電位轉(zhuǎn)換電路耦接一接地端，該靜電放電保護(hù)電路包括: 一電源箝制模塊，稱接于一第一高壓端與一第一低壓端之間，用以自該第一高壓端或該第一低壓端偵測(cè)一靜電放電電流，據(jù)以產(chǎn)生一控制信號(hào)；以及 至少一開(kāi)關(guān)模塊，該開(kāi)關(guān)模塊包括: 一第一電阻，耦接于該第一高壓端與該電位轉(zhuǎn)換電路之間；以及 一第一功率半導(dǎo)體元件，并聯(lián)耦接該第一電阻，受控于該控制信號(hào)以選擇性地導(dǎo)通一第一電流傳輸路徑，使得該第一高壓端通過(guò)該第一電流傳輸路徑電性連接至該電位轉(zhuǎn)換電路； 其中該第一低壓端與該接地端的電位差大于一第一電壓臨界值。
2.如權(quán)利要求1所述的靜電放電保護(hù)電路，其中該靜電放電保護(hù)電路與該電位轉(zhuǎn)換電路是經(jīng)由同一半導(dǎo)體工藝形成于同一超高壓晶片中。
3.如權(quán)利要求2所述的靜電放電保護(hù)電路，其中該超高壓晶片中還包括一柵極驅(qū)動(dòng)器，且該柵極驅(qū)動(dòng)器與該靜電放電保護(hù)電路位于同一高電壓隔離阱區(qū)中，且該柵極驅(qū)動(dòng)器耦接于該第一高壓端與該第一低壓端之間。
4.如權(quán)利要求3所述的靜電放電保護(hù)電路，還包括: 至少一二極管，耦接于該第一高壓端與該第一低壓端之間，用以提供該第一低壓端至該第一高壓端的一第二電流傳輸路徑； 其中該柵極驅(qū)動(dòng)器具有多個(gè)傳輸界面，該多個(gè)傳輸界面中至少一個(gè)傳輸界面耦接該第一高壓端，以及該多個(gè)傳輸界面中至少一個(gè)傳輸界面耦接該第一低壓端。
5.如權(quán)利要求4所述的靜電放電保護(hù)電路，其中該多個(gè)傳輸界面分別耦接一電器設(shè)備，該柵極驅(qū)動(dòng)器通過(guò)該多個(gè)傳輸界面驅(qū)動(dòng)該電器設(shè)備，且該電器設(shè)備操作于一工作電壓區(qū)間中，該第一電壓臨界值為該工作電壓區(qū)間的下限。
6.如權(quán)利要求1所述的靜電放電保護(hù)電路，其中該第一功率半導(dǎo)體元件的控制極耦接該電源箝制模塊以接收該控制信號(hào)，該第一功率半導(dǎo)體元件的第一電極耦接該第一高壓端，且該第一功率半導(dǎo)體元件的第二電極耦接該電位轉(zhuǎn)換電路。
7.如權(quán)利要求6所述的靜電放電保護(hù)電路，其中該第一功率半導(dǎo)體元件為功率金氧半晶體管、雙載子晶體管或硅控整流器。
8.如權(quán)利要求6所述的靜電放電保護(hù)電路，其中該電源箝制模塊至少包括一第二電阻與一第一電容，該第二電阻與該第一電容稱接于該第一高壓端與該第一低壓端之間，且該第二電阻通過(guò)一第一節(jié)點(diǎn)串聯(lián)耦接該第一電容，該電源箝制模塊偵測(cè)該第一節(jié)點(diǎn)上的電位變化量，據(jù)以產(chǎn)生該控制信號(hào)。
9.如權(quán)利要求1所述的靜電放電保護(hù)電路，還包括: 至少一第二功率半導(dǎo)體元件，該第二功率半導(dǎo)體元件的控制極耦接該第一低壓端，該第二功率半導(dǎo)體元件的第一電極耦接該第一高壓端，且該第二功率半導(dǎo)體元件的第二電極耦接該電位轉(zhuǎn)換電路。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種用于超高壓晶片的靜電放電保護(hù)電路。所述靜電放電保護(hù)電路包括電源箝制模塊與至少一個(gè)開(kāi)關(guān)模塊。電源箝制模塊用以自第一高壓端或第一低壓端偵測(cè)靜電放電電流，據(jù)以產(chǎn)生控制信號(hào)。開(kāi)關(guān)模塊包括第一電阻與第一功率半導(dǎo)體元件，第一電阻耦接于第一高壓端與電位轉(zhuǎn)換電路之間，第一功率半導(dǎo)體元件并聯(lián)耦接第一電阻，且第一功率半導(dǎo)體元件受控于控制信號(hào)使第一高壓端通過(guò)第一電流傳輸路徑電性連接至電位轉(zhuǎn)換電路的接地端，其中第一低壓端與接地端的電位差大于第一電壓臨界值。通過(guò)所述靜電放電保護(hù)電路，本發(fā)明可避免操作于一般電壓的電路受到破壞。
文檔編號(hào)H02H9/04GK103178510SQ20121000443
公開(kāi)日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2012年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月21日
發(fā)明者鄧志輝, 林欣逸, 任永星 申請(qǐng)人:盛群半導(dǎo)體股份有限公司