一种用于ESD保护的电源钳位电路制造技术

本实用新型专利技术涉及一种用于ESD保护的电源钳位电路，包括电阻R1、电容C1、反相器inv1、反相器inv2和反相器inv3，电阻R1、电容C1和反相器inv1的一端连接于节点a，反相器inv1的另一端和反相器inv2的一端连接于节点b，反相器inv2的另一端和反相器inv3的一端连接于节点c，反相器inv3的另一端连接于ESD电路的栅极g，还包括延时开关，延时开关用于延长节点b处的电压V(b)由高变低传输到ESD电路栅极g的时间。本实用新型专利技术解决了现有用于ESD保护的电源钳位电路存在过早关闭，剩余静电损伤内部电路的技术问题，本实用新型专利技术提供的电源钳位电路能够将ESD电路导通的时间大幅增加，从而避免内部电路损伤。

A Power Clamp Circuit for ESD Protection

The utility model relates to a power clamp circuit for ESD protection, including resistance R1, capacitance C1, inv1, inv2 and inv3, one end of resistance R1, capacitance C1 and inv1 is connected to node a, the other end of inv1 and one end of inv2 are connected to inv b, the other end of inv2 is connected to node c, and the other end of inv3 is connected to node C. The other end of inv3 is connected to the grid g of the ESD circuit, and also includes a delay switch, which is used to extend the transmission time of the voltage V (b) at node B from high to low to the grid g of the ESD circuit. The utility model solves the technical problem that the existing power clamp circuit used for ESD protection has premature closure and residual electrostatic damage to the internal circuit. The power clamp circuit provided by the utility model can greatly increase the lead-on time of the ESD circuit, thereby avoiding the internal circuit damage.

【技术实现步骤摘要】
一种用于ESD保护的电源钳位电路
本专利技术属于半导体领域，具体涉及一种用于ESD保护的电源钳位电路。
技术介绍
传统的用于ESD保护的电源钳位电路(powerclampdevice)，如图1所示。NESD是尺寸很大的NMOS管，宽度在500～1000um；R1阻值大，一般在100kΩ～500KΩOhm。电容C1的容值一般在1pF～10pF。反相器inv1由PMOS管P1和NMOS管N1组成。反相器inv2由PMOS管P2和NMOS管N2组成。反相器inv3由PMOS管P3和NMOS管N3组成。芯片正常工作时，节点a通过R1拉高到电平VDD，即V(a)＝VDD；通过inv1后，V(b)＝VSS；通过inv2后，V(c)＝VDD；通过inv3后，V(g)＝VSS，所以NESD的栅源电压Vgs＝0V，ESD保护电路NESD处于关闭状态。在电源VDD上的ESD事件发生时，VSS接地(0V)，VDD突然增加。VDD通过R1对C1充电，由于R1的阻值很大，充电过程很缓慢，所以节点a的电压V(a)缓慢上升。当节点a的电压V(a)小于VDD/2时，inv1输出高电平，即V(b)＝VDD，V(c)＝VSS，V(g)＝VDD，从而把NESD打开。随着VDD通过R1不断地对C1充电，V(a)不断地升高，当V(a)大于VDD/2时，inv1输出为低电平，即V(b)＝VSS，通过inv2后V(c)＝VDD，通过inv3后V(g)＝VSS，最后NESD关闭。图2显示的是NESD的栅极电压V(g)随着时间的变化，从图中可以看出在100ns的时候，V(g)电压就小于NESD的阈值电压了，NESD就关闭了。由于NESD过早的关闭，剩余的静电将从内部电路流出，从而造成内部电路的损伤。
技术实现思路
为了解决现有用于ESD保护的电源钳位电路存在过早关闭，剩余静电造成内部电路损伤的技术问题，本专利技术提供一种改进的用于ESD保护的电源钳位电路，改进后的电源钳位电路能够将ESD电路导通的时间大幅增加，从而避免内部电路损伤。本专利技术的技术解决方案为：一种用于ESD保护的电源钳位电路，包括电阻R1、电容C1、反相器inv1、反相器inv2和反相器inv3，电阻R1、电容C1和反相器inv1的一端连接于节点a，反相器inv1的另一端和反相器inv2的一端连接于节点b，反相器inv2的另一端和反相器inv3的一端连接于节点c，反相器inv3的另一端连接于ESD电路的栅极g，其特殊之处在于：还包括延时开关，所述延时开关用于延长节点b处的电压V(b)由高变低传输到ESD电路栅极g的时间。进一步的，所述延时开关包括传输门和电容C2，传输门位于反相器inv1和反相器inv2之间，传输门的输入端与反相器inv1连接于节点b1，传输门输出端与反相器inv2以及电容C2连接于节点b2，传输门的一端接ESD电路的栅极g，传输门的另一端接节点c，电容C2的另一端接电源。进一步的，电容C2的电容值为电容C1电容值的10％～25％。进一步的，所述传输门包括PMOS管P4和NMOS管N4，PMOS管P4的S极与和NMOS管N4的S极连接后与反相器inv1连接于节点b1，PMOS管P4的D极与和NMOS管N4的D极连接后与反相器inv2连接于节点b2，PMOS管P4的G极与ESD电路的栅极g连接，NMOS管N4的G极连接于节点c。进一步的，电容C2的电容值为电容C1电容值的20％。本专利技术所具有的有益效果：1、本专利技术所提供的电源钳位电路增加延时开关：将现有的V(b)改变成V(b1)和V(b)，延长V(b)由高变低传输到V(g)的延时，从而，延长ESD打开时间，避免电路内部损伤。2、本专利技术所提供的的电源钳位电路，NESD的栅极电压在920ns时，才降到阈值电压，NESD才进入关闭状态，而传统的电源钳位电路在100ns左右就进入截止状态了。附图说明图1为传统的电源钳位电路；图2为传统的电源钳位ESD保护电路栅极电压变化示意图；图3为本专利技术电源钳位ESD保护电路的结构示意图；图4为传统的和本专利技术电源钳位ESD保护电路栅电压变化比较图。具体实施方式一种用于ESD保护的电源钳位电路，包括电源端、接地端、电阻R1、电容C1、反相器inv1、反相器inv2、反相器inv3以及延时开关电阻R1、电容C1和反相器inv1的输入端连接于节点a，反相器inv1的输出端和反相器inv2的输入端连接于节点b，反相器inv2的输出端和反相器inv3的输入端连接于节点c，反相器inv3的输出端连接于ESD电路的栅极g，电阻R1、反相器inv1、反相器inv2和反相器inv3的一端接电源，电容C1、反相器inv1、反相器inv2和反相器inv3的另一端接地，延时开关用于延长节点b处的电压V(b)由高变低传输到ESD电路栅极g的时间。改进的电源钳位电路如图3所示，基于传统的电源钳位电路，增加了一对传输门P4和N4，以及电容C2。P4为P型MOS管，N4为N型MOS管。C2的电容值为C1电容值的10％～25％。芯片正常工作时，节点a通过R1拉高到电平VDD，即V(a)＝VDD；通过inv1后，V(b1)＝VSS；由于P4和N4的漏电流的存在，经过一段时间后V(b)＝V(b1)＝VSS，通过inv2后，V(c)＝VDD；通过inv3后，V(g)＝VSS，所以NESD的栅源电压Vgs＝0V，NESD于关闭状态。在电源VDD上的ESD事件发生时，VSS接地(0V)，VDD突然增加。VDD通过R1对C1充电，由于R1的阻值很大，充电过程很缓慢，所以节点a的电压V(a)缓慢上升。当节点a的电压V(a)小于VDD/2时，inv1输出高电平，即V(b1)＝VDD。由于P4的栅极连到节点g，而V(g)的初始状态为0V，所以P4管导通，从而V(b2)＝V(b1)＝VDD，通过inv2后，V(c)＝VSS，再通过inv3后，V(g)＝VDD，从而把NESD打开。NESD打开后，由于V(c)＝VSS，V(g)＝VDD，所以P4和N4都处于关闭状态。由于C2的存在，V(b)依旧保持在VDD电压。随着VDD通过R1不断地对C1充电，V(a)不断地升高，当V(a)大于VDD/2时，inv1输出为低电平，即V(b1)＝VSS。由于此时V(g)＝VDD,V(c)＝VSS，V(b2)＝VDD，所以P4和N4仍处于关闭状态。因为V(b1)＝VSS,V(b2)＝VDD，P4和N4会有微小漏电产生，所以V(b2)会缓慢的下降，最后V(b2)下降到VDD/2时，通过inv2后，V(c)＝VDD，再通过inv3后，V(g)＝VSS，最后NESD才关闭。这种结构由于P4和N4在关闭状态的漏电流很小，所以V(b2)从高变低的时间很长，所以NESD导通的时间大幅增加了。如图4所示，改进后的电源钳位电路，NESD的栅极电压在920ns时，才降到阈值电压，NESD才进入关闭状态，而传统的电源钳位电路在100ns左右就进入截止状态了。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于ESD保护的电源钳位电路，包括电阻R1、电容C1、反相器inv1、反相器inv2和反相器inv3，电阻R1、电容C1和反相器inv1的一端连接于节点a，反相器inv1的另一端和反相器inv2的一端连接于节点b，反相器inv2的另一端和反相器inv3的一端连接于节点c，反相器inv3的另一端连接于ESD电路的栅极g，其特征在于：还包括延时开关，所述延时开关用于延长节点b处的电压Vb由高变低传输到ESD电路栅极g的时间。

【技术特征摘要】
1.一种用于ESD保护的电源钳位电路，包括电阻R1、电容C1、反相器inv1、反相器inv2和反相器inv3，电阻R1、电容C1和反相器inv1的一端连接于节点a，反相器inv1的另一端和反相器inv2的一端连接于节点b，反相器inv2的另一端和反相器inv3的一端连接于节点c，反相器inv3的另一端连接于ESD电路的栅极g，其特征在于：还包括延时开关，所述延时开关用于延长节点b处的电压Vb由高变低传输到ESD电路栅极g的时间。2.根据权利要求1所述的一种用于ESD保护电路的电源钳位电路，其特征在于：所述延时开关包括传输门和电容C2，传输门位于反相器inv1和反相器inv2之间，传输门的输入端与反相器inv1连接于节点b1，传输门输出端与反相器inv2以及电容C2的一端连接于节点b2...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜伟，
申请(专利权)人：深圳讯达微电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44