JPH0590929A - 半導体集積回路 - Google Patents

半導体集積回路

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JPH0590929A
JPH0590929A JP3252176A JP25217691A JPH0590929A JP H0590929 A JPH0590929 A JP H0590929A JP 3252176 A JP3252176 A JP 3252176A JP 25217691 A JP25217691 A JP 25217691A JP H0590929 A JPH0590929 A JP H0590929A
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JP
Japan
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voltage
circuit
input terminal
power supply
diode
Prior art date
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Application number
JP3252176A
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English (en)
Inventor
Yutaka Takahashi
高橋裕
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 過電圧が加わりホットキャリアが発生するこ
とによって生じるターン・オン電圧の変動および伝達遅
延時間の増大を防止する。 【構成】 入力保護回路、出力保護回路、および電源保
護回路を備えた半導体集積回路において、電源間に順方
向のダイオードと電流制限用抵抗との直列接続回路を備
える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体集積回路に利用す
る。本発明は、数10Vの電圧ストレスに対して遅延す
ることなく有効に入力および出力を行うことができる半
導体集積回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体集積回路の入力および出力
は図4に示すように構成されている(NEC高速CMO
SディジタルICデータブック1990pp623)。
この半導体集積回路には、入力端子Iと電源端子VDD
SS間、および出力端子Oと電源端子VDD、VSS間に逆
方向のダイオードD1〜D4が接続され、保護回路IC
およびOCが構成されている。
【0003】この種の保護回路ICおよびOCは、通常
の使用状態では入力端子Iに印加される電圧は電源電圧
以内のため保護回路ICのダイオードD1、D2はOF
Fであり集積回路の機能には何ら影響を及ぼさない。ま
た、電源端子VSSと入力端子I間に静電気などによる数
100V以上の過電圧が印加されその極性が負の場合は
ダイオードD1の順方向ON電圧、正の場合は(D2の
順方向ON電圧+電源保護用ツェナーダイオードZD5
の逆方向のON電圧)でクランプされてこの後段に接続
される図外の回路(MOSトランジスタのゲート)には
それ以上の電圧は加わらない。また、電源端子VDDと入
力端子I間に過電圧が印加された場合も同様である。
【0004】近年、活線挿抜およびパワーセーブのため
ボード単位またはチップ単位で電源を切断、投入する必
要があり、図3に示す場合、電源端子VDDが0Vになる
とダイオードD2、D4が信号がHの場合にONして信
号レベルが下がる不具合があるため図5に示すようにダ
イオードD2、D4のない構成が用いられている。この
場合、電源端子VSSと入力端子Iとの間に過電圧が印加
されるとダイオードD1の順方向または逆方向ON電圧
によりクランプされ、さらに電源端子VDDと入力端子I
間に過電圧が印加された場合には、電源保護用ツェナー
ダイオードZD5とダイオードD1の順方向および逆方
向ONにより印加電圧はクランプされる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このように従来の入力
および出力保護回路は数100V以上の静電気に対して
は効果があるが、MOSトランジスタが微細化するにし
たがい、入力端子に数10Vの電圧が印加され、保護ダ
イオードの逆方向ON電圧(例えば20V)でクランプ
される場合に微細化したMOSトランジスタはこの電圧
でホットキャリアが発生し、ターン・オン電圧VT の変
動および伝達遅延時間が増大する問題がある。
【0006】本発明はこのような問題を解決するもの
で、過電圧が加わりホットキャリアが発生することによ
ってターン・オン電圧VT が変動し、伝達遅延時間が増
大することを防止することができる半導体集積回路を提
供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、入力端子およ
び出力端子との間に入力保護回路および出力保護回路を
備え、電源端子間に一つのツェナーダイオードを有する
電源保護回路を備えた半導体集積回路において、前記電
源保護回路に、前記ツェナーダイオードに並列に接続さ
れる順方向のダイオードおよび電流制限用抵抗の直列接
続回路を備えたことを特徴とする。
【0008】前記入力保護回路および前記出力保護回路
は、それぞれ直列接続されその接続点が入力または出力
に接続された各二つのダイオードで構成され、前記入力
保護回路および前記出力保護回路は、それぞれ一つのツ
ェナーダイオードで構成することができる。
【0009】
【作用】図1に示す回路の電源端子VSSに対して入力端
子Iに負電圧が印加された場合はダイオードD1の順方
向に0.8V程度のON電圧でクランプされ、正電圧が
印加された場合にはダイオードD2、D6の順方向に2
×0.8V程度のON電圧でクランプされる。
【0010】また、電源端子VDDに対して入力端子Iに
負電圧が印加された場合にはダイオードD6、D1の順
方向に2×0.8V程度のON電圧でクランプされ、正
電圧が付加された場合にはダイオードD2の順方向に
0.8V程度のON電圧でクランプされる。
【0011】したがって過電圧源の出力インピーダンス
を電流制限抵抗Rに比べて十分大きくしておけば、最大
1.6V程度の電圧が内部回路Cに付加されるだけでホ
ットキャリアが発生することを抑えることができ、後段
に接続される電界効果トランジスタのターン・オン電圧
T の変動および伝達遅延時間の増大を抑止することが
できる。
【0012】
【実施例】次に、本発明実施例を図面に基づいて説明す
る。図1は本発明第一実施例の構成を示す回路図であ
る。本発明第一実施例における内部回路Cには電源端子
DDおよびVSSと、入力端子Iおよび出力端子Oとが接
続される。入力端子Iおよび出力端子Oと電源端子VDD
およびVSSとの間にはダイオードD1〜D4が逆方向に
接続される。さらに、逆方向ON電圧が10V程度の電
源保護用ツェナーダイオードZD5が接続され、電源端
子VDDとVSSとの間には電源間順方向ダイオードD6お
よび電流制限抵抗Rの直列接続回路が設けられる。
【0013】MOSトランジスタの入力端子Iから電源
端子VSSに対して数10Vの過電圧が加えられた場合
に、図1に示すMOSトランジスタQ2のソース
(VSS)〜ゲート間にはD1の逆方向のオン電圧(例え
ば20V)までは電圧がクランプされずにそのまま加え
られる。
【0014】MOSトランジスタが微細化すると、ゲー
ト酸化膜も薄くなるためゲートソース間の電界は大きく
なり、キャリアが加速されて酸化膜中にトラップされ
る。MOSトランジスタの場合にはシリコン表面の電界
によりキャリアの伝導が支配されるので、酸化膜中の固
定電荷により発生する電界の影響を受ける。例えば電子
がトラップされた場合、電子による電界を打消すために
入力端子Iには正の電圧を余計に加える必要がある。
【0015】また、ターン・オン電圧VT の変動が大き
くなると入力端子Iをハイ・レベルにしてもMOSトラ
ンジスタQ2は、オン抵抗が通常に比べて極端に大きく
なるためオンしなくなる。このような状態になると図3
に示す等価回路のごとく遅延時間が大きくなる。
【0016】ここで、本発明実施例回路に過電圧が印加
された場合の入力保護回路ICの動作について説明す
る。電源端子VSSに対して入力端子Iに負電圧が印加さ
れた場合はダイオードD1の順方向ON電圧(0.8V
程度)でクランプされ、電源端子VSSに対して入力端子
Iに正電圧が印加された場合にはダイオードD2、D6
の順方向ON電圧(2×0.8V程度)でクランプされ
る。
【0017】また、電源端子VDDに対して入力端子Iに
負電圧が印加された場合はダイオードD6、D1の順方
向ON電圧(2×0.8V程度)でクランプされ、電源
端子VDDに対して入力端子Iに正電圧が印加された場合
はダイオードD2の順方向ON電圧(0.8V程度)で
クランプされる。したがって、過電圧源の出力インピー
ダンスを電流制限抵抗Rに比べて十分大きくしておけ
ば、最大1.6V程度の電圧しか内部回路Cには加わら
ない。これに対し図4に示す従来例の場合は最大ダイオ
ードの順方向ON電圧(0.8V程度)+電源保護用ツ
ェナーダイオードZD5の逆方向ON電圧(10V程
度)の電圧が加えられる。
【0018】図2は本発明第二実施例の構成を示す回路
図である。本発明第二実施例は、ダイオードD2、D4
が活線挿抜に対応するため削除され、またダイオードD
1、D3は逆方向ON電圧10V程度のツェナーダイオ
ードZD1、ZD3に置換えられる。
【0019】入力端子Iに過電圧が印加され、電源端子
SSに対して入力端子Iに負電圧が印加された場合には
ツェナーダイオードZD1の順方向ON電圧(0.8V
程度)でクランプされ、電源端子VSSに対して入力端子
Iに正電圧が印加された場合にはツェナーダイオードZ
D1の逆方向ON電圧(10V程度)でクランプされ
る。
【0020】また、電源端子VDDに対して入力端子Iに
負電圧が印加された場合はダイオードD6、ツェナーダ
イオードZD1の順方向ON電圧(2×0.8V程度)
でクランプされ、電源端子VDDに対して入力端子Iに正
電圧が印加された場合はダイオードD6の順方向電圧
(0.8V程度)+ツェナーダイオードZD1の逆方向
ON電圧(10V程度)でクランプされる。すなわち最
大10.8V程度の電圧しか内部回路Cには加わらな
い。これに対し図5に示す従来例の場合には最大ダイオ
ードD1の逆方向ON電圧(20V程度)+ZD5の順
方向のON電圧(0.8V程度)の電圧が加えられる。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、活
線挿抜に対応する場合でも最大10.8V程度で入力端
子および出力端子に印加された過電圧がクランプされる
ように構成することにより、20V程度の過電圧が加わ
りホットキャリアが発生することによってVT の変動お
よび伝達遅延時間が増大することを防止することができ
る効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明第一実施例の構成を示す回路図。
【図2】本発明第二実施例の構成を示す回路図。
【図3】ターン・オン電圧変動に伴う遅延時間の変化を
説明する図。
【図4】従来例の構成を示す回路図。
【図5】他の従来例の構成を示す回路図。
【符号の説明】
C 内部回路 I 入力端子 O 出力端子 VDD、VSS 電源端子 IC 入力保護回路 OC 出力保護回路 D1、D2、D3、D4、D6 ダイオード ZD5 電源保護用ツェナーダイオード R 電流制限抵抗 ZD1、ZD3 ツェナーダイオード
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成3年9月30日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図3
【補正方法】変更
【補正内容】
【図3】
【手続補正2】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図4
【補正方法】変更
【補正内容】
【図4】

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力端子および出力端子との間に入力保
    護回路および出力保護回路を備え、電源端子間に一つの
    ツェナーダイオードを有する電源保護回路を備えた半導
    体集積回路において、 前記電源保護回路に、前記ツェナーダイオードに並列に
    接続される順方向のダイオードおよび電流制限用抵抗の
    直列接続回路を備えたことを特徴とする半導体集積回路
  2. 【請求項2】 前記入力保護回路および前記出力保護回
    路は、それぞれ直列接続されその接続点が入力または出
    力に接続された各二つのダイオードで構成された請求項
    1記載の半導体集積回路。
  3. 【請求項3】 前記入力保護回路および前記出力保護回
    路は、それぞれ一つのツェナーダイオードで構成された
    請求項1記載の半導体集積回路。
JP3252176A 1991-09-30 1991-09-30 半導体集積回路 Pending JPH0590929A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009095171A (ja) * 2007-10-10 2009-04-30 Opnext Japan Inc 通信モジュール
KR101105481B1 (ko) * 2010-05-06 2012-01-13 전주대학교 산학협력단 평면 변압기
KR101105536B1 (ko) * 2010-06-04 2012-01-13 전주대학교 산학협력단 평면 변압기
KR101105572B1 (ko) * 2010-06-21 2012-01-17 엘지이노텍 주식회사 평면 변압기

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JP2009095171A (ja) * 2007-10-10 2009-04-30 Opnext Japan Inc 通信モジュール
KR101105481B1 (ko) * 2010-05-06 2012-01-13 전주대학교 산학협력단 평면 변압기
KR101105536B1 (ko) * 2010-06-04 2012-01-13 전주대학교 산학협력단 평면 변압기
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