[发明专利]具有控制钳位超时行为的电路的用于静电放电（ESD）保护的电源钳位

说明书

本公开涉及具有控制钳位超时行为的电路的用于静电放电(ESD)保护的电源钳位。例如，在使用由ESD事件驱动晶体管器件形成的电源钳位电路中提供了静电放电(ESD)保护。响应于独立于电压的电流发生器电路的操作而生成偏置电流。偏置电流被发起以确保晶体管器件在ESD事件消散之后被去激活。

技术领域

本发明涉及一种用于保护集成电路免受过电压并且特别是防止静电放电的装置。

背景技术

图1示出了用于集成电路中的静电放电(ESD)保护的常规电源钳位电路10的电路图。电源钳位电路10由耦合在集成电路的第一电源线14和集成电路的第二电源线16之间的晶体管开关电路12形成。第一电源线14被耦合到集成电路的正电源焊盘22，第二电源线16被耦合到集成电路的负电源焊盘或接地电源焊盘24。待保护的功能电路28也耦合在第一电源线14和第二电源线16之间。晶体管开关电路12具有耦合到第一电源线14的第一导电端子32和耦合到第二电源线16的第二导电端子34。晶体管开关电路12的控制端子36接收由触发电路40产生的触发信号，触发电路40分别感测第一或第二电源线14和16中的瞬态电压差，并响应于感测到的差而启动以断言(assert)触发信号。在一个实施例中，晶体管开关电路12包括n沟道MOSFET器件，其中第一导电端子32是漏极端子，第二导电端子34是源极端子并且控制端子36是栅极端子。触发电路40包括ESD检测电路42和触发信号调节电路44。在本领域中也称为转换速率检测电路的ESD检测电路42由包括电阻器50的电阻-电容(RC)电路形成，该电阻器50与第一和第二电源线14和16之间的电容器52串联连接。电阻器50的第一端子连接到第二电源线16，并且电阻器50的第二端子连接到节点56。电容器52的第二极板(plate)连接到节点56，电容器52的第二极板连接到第一电源线14。触发信号调节电路44在本领域中也被称为预驱动器电路，包括分别串联连接的第一和第二反相器电路60和62。反相器电路60和62由第一和第二电源线14和16供电，反相器电路60的输入连接到节点56，反相器电路60的输出连接到反相器电路62的输入，反相器电路60的输出连接到晶体管开关电路12的控制端子36。

ESD检测电路42被设计成响应于检测到在第一或第二电源线14和16处的转换速率变化而在节点56处断言触发信号，该转换速率变化比一些临界值更快(例如，典型的ESD事件，该值在本领域中被称为目标ESD检测限值)。否则，触发信号不会被断言。响应于触发信号的断言，晶体管开关电路12被致动(这被称为“开启”)。例如，在微秒量级的短时间段之后(这被称为“超时”)，随后使晶体管开关电路12去激活是重要的。本领域中需要电源钳位电路包括用于控制钳位超时的电路。在这方面，超时需要被延迟到足以确保ESD事件被解除，但延迟不能过度。同时，必须确定超时，以确保晶体管开关电路12完全关断。

举例来说，电源钳位的以下操作参数是期望的：a)触发速度：小于200-300ps的开启时间；b)ESD上升时间检测限值：60ns目标，其中小于60ns的上升时间(转换速率)指示ESD事件，并且晶体管开关电路应当完全导通，并且其中大于60ns的上升时间是正常工作的部分，并且晶体管开关电路应保持断开，并且其中焊盘处的正常输入/输出振铃(ringing)和正常加电不应触发导通；c)保持时间：晶体管开关电路一旦在导通时被触发，就应在ESD事件期间保持完全导通，并且在一定的保持时间之后晶体管开关电路应该被完全关断以防止钳位泄漏。

发明内容

在一个实施例中，一种静电放电(ESD)保护电路包括：第一电源线；第二电源线；开关电路，具有连接到第一电源线的第一传导端子、连接到第二电源线的第二传导端子和栅极控制端子；触发电路，用于响应于在第一电源线和第二电源线中的一个或多个电源线处检测到ESD事件而在开关电路的栅极端子处断言触发信号；以及独立于电压的电流发生器电路，由第一电源线和第二电源线供电，以产生控制触发信号的解除断言的偏置电流。