JP3389174B2 - Input protection circuit - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、静電気放電に対す
る入力保護回路に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an input protection circuit against electrostatic discharge.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、半導体集積回路、特に相補形MO
S集積回路における入力保護回路は、図6に示すよう
に、電圧入力端子2と内部回路1を抵抗R1を介して接
続し、NチャネルMOS電界効果トランジスタQ1のゲ
ート電極とソース電極及びバックゲート電極を低電位電
源Vssに接続し、ドレイン電極を電圧入力端子2に接
続し、PチャネルMOS電界効果トランジスタQ22の
ゲート電極とソース電極及びバックゲート電極を高電位
電源Vddに接続し、ドレイン電極を電圧入力端子2に
接続して構成されている。2. Description of the Related Art Conventionally, semiconductor integrated circuits, especially complementary MO
As shown in FIG. 6, the input protection circuit in the S integrated circuit connects the voltage input terminal 2 and the internal circuit 1 through a resistor R1, and connects the gate electrode, the source electrode, and the back gate electrode of the N-channel MOS field effect transistor Q1. Is connected to the low potential power supply Vss, the drain electrode is connected to the voltage input terminal 2, the gate electrode, the source electrode and the back gate electrode of the P-channel MOS field effect transistor Q22 are connected to the high potential power supply Vdd, and the drain electrode is connected to the voltage. It is configured to be connected to the input terminal 2.
【0003】外部から電圧入力端子2に高電位電源Vd
dを超える正極性の静電気が印加されると、Pチャネル
MOS電界効果トランジスタQ22のドレイン電極をエ
ミッタ電極とし、ソース電極をコレクタ電極とし、バッ
クゲート電極をベース電極とする寄生PNPバイポーラ
トランジスタのエミッタコレクタ路が導通し、さらにP
チャネルMOS電界効果トランジスタQ22のソースド
レイン路が導通することにより、静電気は高電位電源V
ddに放電され、また、外部から電圧入力端子2に低電
位電源Vssを超える負極性の静電気が印加されると、
NチャネルMOS電界効果トランジスタQ1のドレイン
電極をエミッタ電極とし、ソース電極をコレクタ電極と
し、バックゲート電極をベース電極とする寄生NPNバ
イポーラトランジスタのエミッタコレクタ路が導通し、
さらにNチャネルMOS電界効果トランジスタQ1のソ
ースドレイン路が導通することにより、静電気は低電位
電源Vssに放電され、そしてさらに、抵抗R1により
内部回路1に流入する電流が抑えられて、内部回路は保
護される。A high-potential power supply Vd is applied to the voltage input terminal 2 from the outside.
When the positive static electricity exceeding d is applied, the drain electrode of the P-channel MOS field effect transistor Q22 serves as the emitter electrode, the source electrode serves as the collector electrode, and the back gate electrode serves as the base electrode. The path is conducting and P
Since the source / drain path of the channel MOS field effect transistor Q22 becomes conductive, static electricity is generated by the high potential power supply V
When it is discharged to dd and a negative static electricity exceeding the low potential power supply Vss is applied to the voltage input terminal 2 from the outside,
A drain electrode of the N-channel MOS field effect transistor Q1 serves as an emitter electrode, a source electrode serves as a collector electrode, and a back gate electrode serves as a base electrode.
Further, since the source / drain path of the N-channel MOS field effect transistor Q1 is made conductive, static electricity is discharged to the low potential power supply Vss, and further, the current flowing into the internal circuit 1 is suppressed by the resistor R1, and the internal circuit is protected. To be done.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかし、例えば、内部
回路1がPROM(プログラマブル・リードオンリ・メ
モリ)回路であって、電圧入力端子2が、高電位電源V
ddよりさらに昇圧された書込み用電源Vppが接続さ
れる電圧入力端子である場合には、PチャネルMOS電
界効果トランジスタQ22が導通し、書込み用電源Vp
pと高電位電源Vddとが短絡してしまうため、入力保
護回路としては、図7に示すように、高電位電源Vdd
側の保護用トランジスタを除いた構成としなければなら
なかった。However, for example, the internal circuit 1 is a PROM (programmable read only memory) circuit, and the voltage input terminal 2 is a high potential power source V.
In the case of the voltage input terminal to which the writing power supply Vpp further boosted by dd is connected, the P-channel MOS field effect transistor Q22 becomes conductive and the writing power supply Vp
Since p and the high-potential power supply Vdd are short-circuited, the input protection circuit, as shown in FIG.
The protection transistor on the side had to be removed.
【0005】したがって、従来の書込み用電源Vppが
接続される電圧入力端子の入力保護回路は、一般の信号
端子に比べ、正極性の静電気耐圧が低いものとなってい
た。Therefore, the conventional input protection circuit for the voltage input terminal to which the write power supply Vpp is connected has a lower positive electrostatic withstand voltage than a general signal terminal.
【0006】本発明の目的は、電圧入力端子の静電気耐
圧を確保しながら、通常動作時に電圧入力端子に高電位
電源Vddより高い電圧が印加されたときでも、高電位
電源Vddに対して短絡を起こさない入力保護回路を提
供することにある。It is an object of the present invention to secure a withstand voltage of the voltage input terminal and short-circuit the high potential power supply Vdd even when a voltage higher than the high potential power supply Vdd is applied to the voltage input terminal during normal operation. It is to provide an input protection circuit that does not cause this.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明の入力保護回路の
構成は、抵抗と、ソースドレイン路が外部から供給され
る電圧を内部回路に入力するための電圧入力端子と高電
位電源との間に接続されてゲート電極及びバックゲート
電極が前記抵抗を介して前記高電位電源に接続される電
界効果トランジスタと、前記ゲート電極の電圧を切換え
るスイッチ手段と、を備える放電回路と、前記電圧入力
端子の電圧と基準電圧とを比較して前記スイッチ手段を
オンオフする電圧検出回路と、を備える入力保護回路で
あって、前記スイッチ手段がオン状態のとき前記ゲート
電極に前記電圧入力端子の電圧が与えられることを特徴
とする。According to the structure of the input protection circuit of the present invention, a resistor and a source / drain path are externally supplied.
Voltage input terminal for inputting the voltage
A gate electrode and a back gate connected between the power source and
The electrodes are connected to the high potential power source through the resistor.
Switching the voltage of the field effect transistor and the gate electrode
A switch circuit including:
The switch means is compared by comparing the terminal voltage and the reference voltage.
An input protection circuit comprising: a voltage detection circuit for turning on and off, wherein the gate is provided when the switch means is in an on state.
The voltage of the voltage input terminal is applied to the electrodes .
【0008】また、第1のダイオードと、第2のダイオ
ードと、ソースドレイン路の一端が外部から供給される
電圧を内部回路に入力するための電圧入力端子に接続さ
れ前記ソースドレイン路の他端が逆バイアス方向の前記
第1のダイオードを介して高電位電源に接続されてゲー
ト電極及びバックゲート電極が逆バイアス方向の前記第
2のダイオードを介して前記高電位電源に接続される電
界効果トランジスタと、前記ゲート電極の電圧を切換え
るスイッチ手段と、を備える放電回路と、前記電圧入力
端子の電圧と基準電圧とを比較して前記スイッチ手段を
オンオフする電圧検出回路と、を備える入力保護回路で
あって、前記スイッチ手段がオン状態のとき前記ゲート
電極に前記電圧入力端子の電圧が与えられることを特徴
とする。Further, the first diode and the second diode
And one end of the source / drain path is supplied externally
Connected to the voltage input terminal for inputting voltage to the internal circuit.
The other end of the source / drain path is in the reverse bias direction.
The gate is connected to the high potential power supply through the first diode.
And the back gate electrode is in the reverse bias direction.
2 is connected to the high potential power source via the diode.
Switching the voltage of the field effect transistor and the gate electrode
A switch circuit including:
The switch means is compared by comparing the terminal voltage and the reference voltage.
An input protection circuit comprising: a voltage detection circuit for turning on and off, wherein the gate is provided when the switch means is in an on state.
The voltage of the voltage input terminal is applied to the electrodes .
【0009】[0009]
【0010】[0010]
【0011】また、前記電圧検出回路の構成は、前記電
圧入力端子の電圧が前記基準電圧を超えたとき、前記ス
イッチ手段をオン状態とすることを特徴とする。[0011] The configuration of the voltage detection circuit when the voltage of the voltage input terminal exceeds the reference voltage, characterized in that said switching means is turned on.
【0012】また、前記基準電圧は、前記高電位電源の
電圧に前記電界効果トランジスタの閾値を加えた電圧で
あることを特徴とする。Further, the reference voltage is a voltage obtained by adding a threshold of the field effect transistor to the voltage of the high potential power supply.
【0013】[0013]
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態の入力
保護回路について図面を参照して説明する。図1は、本
発明の第1の実施の形態の入力保護回路の構成図であ
り、図2は、本発明の第1の実施の形態の入力保護回路
の電圧検出回路の構成図であり、図3は、本発明の第1
の実施の形態の入力保護回路の要部の断面構造の説明図
である。なお、図1,図3において、図7に示す従来例
の入力保護回路と同一の構成部分には同一の符号を付
し、その詳しい説明を省略する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Next, an input protection circuit according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a configuration diagram of an input protection circuit according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a configuration diagram of a voltage detection circuit of an input protection circuit according to a first embodiment of the present invention. FIG. 3 shows the first of the present invention.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a cross-sectional structure of a main part of the input protection circuit of the embodiment. 1 and 3, the same components as those of the input protection circuit of the conventional example shown in FIG. 7 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
【0014】図1に示すように、本発明の第1の実施の
形態の入力保護回路は、放電回路3と、電圧検出回路4
とから構成されている。As shown in FIG. 1, the input protection circuit according to the first embodiment of the present invention comprises a discharge circuit 3 and a voltage detection circuit 4.
It consists of and.
【0015】放電回路3は、PチャネルMOS電界効果
トランジスタQ2,Q3と、抵抗R2とから構成され、
PチャネルMOS電界効果トランジスタQ2のソース電
極23は高電位電源Vddに接続され、ゲート電極21
とバックゲート電極24とは互いに接続され、さらに抵
抗R2を介して高電位電源Vddに接続されている。The discharge circuit 3 is composed of P-channel MOS field effect transistors Q2 and Q3 and a resistor R2.
The source electrode 23 of the P-channel MOS field effect transistor Q2 is connected to the high potential power supply Vdd, and the gate electrode 21
And the back gate electrode 24 are connected to each other, and further connected to the high potential power supply Vdd via the resistor R2.
【0016】また、PチャネルMOS電界効果トランジ
スタQ3のドレイン電極32はバックゲート電極34と
互いに接続され、PチャネルMOS電界効果トランジス
タQ3のソース電極33はPチャネルMOS電界効果ト
ランジスタQ2のゲート電極21に接続されている。The drain electrode 32 of the P channel MOS field effect transistor Q3 is connected to the back gate electrode 34, and the source electrode 33 of the P channel MOS field effect transistor Q3 is connected to the gate electrode 21 of the P channel MOS field effect transistor Q2. It is connected.
【0017】PチャネルMOS電界効果トランジスタQ
2は静電気の放電素子として機能し、PチャネルMOS
電界効果トランジスタQ3はPチャネルMOS電界効果
トランジスタQ2のゲート電圧を切換えるためのスイッ
チ手段として機能する。P-channel MOS field effect transistor Q
2 functions as an electrostatic discharge element, and is a P-channel MOS
The field effect transistor Q3 functions as a switch means for switching the gate voltage of the P channel MOS field effect transistor Q2.
【0018】電圧検出回路4は、一例として、図2に示
すように、電圧比較器7と、基準電圧8とから構成され
たものがある。電圧比較器7の正入力端は入力端子5に
接続され、電圧比較器7の負入力端は基準電圧8に接続
され、電圧比較器7の出力端は出力端子6に接続されて
いる。As an example of the voltage detection circuit 4, as shown in FIG. 2, there is a circuit composed of a voltage comparator 7 and a reference voltage 8. The positive input end of the voltage comparator 7 is connected to the input terminal 5, the negative input end of the voltage comparator 7 is connected to the reference voltage 8, and the output end of the voltage comparator 7 is connected to the output terminal 6.
【0019】基準電圧8は低電位電源Vssに対する電
圧であり、電圧比較器7は入力端子5に入力される電圧
と基準電圧8とを比較し、入力端子5の電圧が基準電圧
8以下のときには高電位電源Vddの電圧を出力端子6
に出力し、入力端子5の電圧が基準電圧8より高いとき
には低電位電源Vssの電圧を出力端子6に出力する。The reference voltage 8 is a voltage for the low-potential power supply Vss, and the voltage comparator 7 compares the voltage input to the input terminal 5 with the reference voltage 8, and when the voltage at the input terminal 5 is equal to or lower than the reference voltage 8. Output terminal 6 outputs the voltage of high potential power supply Vdd
When the voltage of the input terminal 5 is higher than the reference voltage 8, the voltage of the low potential power supply Vss is output to the output terminal 6.
【0020】ここで、基準電圧8は高電位電源Vddの
電圧にPチャネルMOS電界効果トランジスタQ2の閾
値Vtpを加えた電圧(Vdd+Vtp)に設定されて
いる。Here, the reference voltage 8 is set to a voltage (Vdd + Vtp) obtained by adding the threshold Vtp of the P-channel MOS field effect transistor Q2 to the voltage of the high potential power supply Vdd.
【0021】そして、放電回路3のPチャネルMOS電
界効果トランジスタQ2のドレイン電極22は電圧入力
端子2に接続され、PチャネルMOS電界効果トランジ
スタQ3のドレイン電極32は抵抗R1の内部回路1側
の一端に接続され、電圧検出回路4の入力端子5は抵抗
R1の内部回路1側の一端に接続され、出力端子6は放
電回路3のPチャネルMOS電界効果トランジスタQ3
のゲート電極31に接続されている。The drain electrode 22 of the P-channel MOS field effect transistor Q2 of the discharge circuit 3 is connected to the voltage input terminal 2, and the drain electrode 32 of the P-channel MOS field effect transistor Q3 is one end of the resistor R1 on the internal circuit 1 side. The input terminal 5 of the voltage detection circuit 4 is connected to one end of the resistor R1 on the internal circuit 1 side, and the output terminal 6 is connected to the P-channel MOS field effect transistor Q3 of the discharge circuit 3.
Of the gate electrode 31.
【0022】また、図3に示すように、放電回路3は半
導体集積回路基板であるP基板40に形成されており、
P基板40は低電位電源Vssに接続されている。Further, as shown in FIG. 3, the discharge circuit 3 is formed on a P substrate 40 which is a semiconductor integrated circuit substrate,
The P substrate 40 is connected to the low potential power supply Vss.
【0023】PチャネルMOS電界効果トランジスタQ
2はNウェル25に形成され、Nウェル25は同電位の
バックゲート電極24を有し、PチャネルMOS電界効
果トランジスタQ3はNウェル35に形成されており、
Nウェル35は同電位のバックゲート電極34を有して
いる。P-channel MOS field effect transistor Q
2 is formed in the N well 25, the N well 25 has the back gate electrode 24 of the same potential, and the P channel MOS field effect transistor Q3 is formed in the N well 35.
The N well 35 has a back gate electrode 34 of the same potential.
【0024】次に、本発明の第1の実施の形態の入力保
護回路の動作について図1,図2,図3,図4を参照し
て説明する。図4は、本発明の第1の実施の形態の入力
保護回路の動作の説明図であり、各部分の電圧波形を示
し、電圧V1は電圧入力端子2の電圧を示し、電圧V
1’は抵抗R1の内部回路1側の一端の電圧を示し、電
圧V2はPチャネルMOS電界効果トランジスタQ2の
ゲート電極21の電圧を示し、電圧V3はPチャネルM
OS電界効果トランジスタQ3のゲート電極31の電圧
を示し、電流I1はPチャネルMOS電界効果トランジ
スタQ2に流れる電流を示し、縦軸は電位、横軸は時刻
を示している。Next, the operation of the input protection circuit according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1, 2, 3, and 4. FIG. 4 is an explanatory diagram of the operation of the input protection circuit according to the first embodiment of the present invention, showing the voltage waveform of each part, the voltage V1 shows the voltage of the voltage input terminal 2, and the voltage V
1'represents the voltage at one end of the resistor R1 on the internal circuit 1 side, voltage V2 represents the voltage of the gate electrode 21 of the P channel MOS field effect transistor Q2, and voltage V3 is the P channel M.
The voltage of the gate electrode 31 of the OS field effect transistor Q3 is shown, the current I1 shows the current flowing through the P-channel MOS field effect transistor Q2, the vertical axis shows the potential, and the horizontal axis shows the time.
【0025】電圧入力端子2には、図示していないが、
時刻t1までVdd、時刻t3から時刻t4までVpp
(>Vdd)、時刻t6以降VddとなるようなPRO
M書込み用電源の書込みパルス電圧が入力される。Although not shown in the figure, the voltage input terminal 2
Vdd from time t1 to Vpp from time t3 to time t4
(> Vdd), PRO that becomes Vdd after time t6
The write pulse voltage of the M write power supply is input.
【0026】まず、時刻t1以前は、書込みパルス電圧
が入力されない状態であり、電圧V1はVddであり、
内部回路1の入力抵抗は高いので、抵抗R1による電圧
降下は無視でき、電圧V1’もVddとなっている。First, before time t1, the write pulse voltage is not input, the voltage V1 is Vdd,
Since the input resistance of the internal circuit 1 is high, the voltage drop due to the resistor R1 can be ignored, and the voltage V1 ′ is also Vdd.
【0027】従って、電圧検出回路4の入力端子5の電
圧は基準電圧8(Vdd+Vtp)よりも低いため、出
力端子6はVddを出力し、電圧V3もVddとなり、
PチャネルMOS電界効果トランジスタQ3はオフ状態
である。Therefore, since the voltage of the input terminal 5 of the voltage detecting circuit 4 is lower than the reference voltage 8 (Vdd + Vtp), the output terminal 6 outputs Vdd, and the voltage V3 also becomes Vdd.
The P-channel MOS field effect transistor Q3 is off.
【0028】また、PチャネルMOS電界効果トランジ
スタQ2のゲート電極21は抵抗R2により高電位電源
Vddにプルアップされているので、電圧V2もVdd
となり、PチャネルMOS電界効果トランジスタQ2は
オフ状態のままである。従って電流I1は0である。Further, since the gate electrode 21 of the P-channel MOS field effect transistor Q2 is pulled up to the high potential power supply Vdd by the resistor R2, the voltage V2 is also Vdd.
Therefore, the P-channel MOS field effect transistor Q2 remains off. Therefore, the current I1 is 0.
【0029】次に、時刻t1で書込みパルス電圧が立ち
上がり、時刻t2で電圧V1(=電圧V1’)がVdd
+Vtpを超えると、電圧検出回路4の入力端子5の電
圧は基準電圧8(Vdd+Vtp)よりも高いため、出
力端子6は低電位電源Vssの電圧を出力し、電圧V3
はVssとなり、PチャネルMOS電界効果トランジス
タQ3はオン状態となる。Next, the write pulse voltage rises at time t1, and the voltage V1 (= voltage V1 ') changes to Vdd at time t2.
When the voltage exceeds + Vtp, the voltage of the input terminal 5 of the voltage detection circuit 4 is higher than the reference voltage 8 (Vdd + Vtp), so that the output terminal 6 outputs the voltage of the low potential power supply Vss and the voltage V3.
Becomes Vss, and the P-channel MOS field effect transistor Q3 is turned on.
【0030】従って、電圧V1(=電圧V1’)が、V
ppである時刻t3,t4を経過し、下降して再びVd
d+Vtpとなる時刻t5になるまで、電圧V2は常に
電圧V1’と等しく、PチャネルMOS電界効果トラン
ジスタQ2のゲート電圧とドレイン電圧とは常に等しく
なるため、PチャネルMOS電界効果トランジスタQ2
は決してオン状態にはならない。従って電流I1は0で
ある。Therefore, the voltage V1 (= voltage V1 ') is V
After the time points t3 and t4, which are pp, have passed, and it has descended to Vd again.
Until time t5 when d + Vtp is reached, the voltage V2 is always equal to the voltage V1 ′, and the gate voltage and drain voltage of the P-channel MOS field effect transistor Q2 are always equal.
Never goes on. Therefore, the current I1 is 0.
【0031】なお、基準電圧8を電圧(Vdd+Vt
p)に設定しておく理由は、仮にPチャネルMOS電界
効果トランジスタQ3が存在しなければ、電圧(Vdd
+Vtp)でPチャネルMOS電界効果トランジスタQ
2がオンしてしまうため、この電圧を境界として、Pチ
ャネルMOS電界効果トランジスタQ3によりPチャネ
ルMOS電界効果トランジスタQ2のゲート電圧を切換
えるためである。The reference voltage 8 is set to the voltage (Vdd + Vt
The reason for setting p) is that if the P-channel MOS field effect transistor Q3 does not exist, the voltage (Vdd) is set.
+ Vtp) P channel MOS field effect transistor Q
This is because the gate voltage of the P-channel MOS field-effect transistor Q2 is switched by the P-channel MOS field-effect transistor Q3 with this voltage as a boundary, since 2 is turned on.
【0032】さらに、時刻t5を過ぎると、電圧検出回
路4の入力端子5の電圧は基準電圧8(Vdd+Vt
p)よりも低くなるため、再び、出力端子6は高電位電
源Vddの電圧を出力し、電圧V3もVddとなり、P
チャネルMOS電界効果トランジスタQ3はオフ状態に
なる。Further, after the time t5, the voltage of the input terminal 5 of the voltage detection circuit 4 becomes the reference voltage 8 (Vdd + Vt).
p), the output terminal 6 outputs the voltage of the high potential power supply Vdd again, the voltage V3 also becomes Vdd, and P
The channel MOS field effect transistor Q3 is turned off.
【0033】また、電圧V2もVddとなるから、Pチ
ャネルMOS電界効果トランジスタQ2はオフ状態のま
まである。従って電流I1は0である。Since the voltage V2 also becomes Vdd, the P-channel MOS field effect transistor Q2 remains off. Therefore, the current I1 is 0.
【0034】以上のように、結局、時刻t2まで、及び
時刻t5以降では、PチャネルMOS電界効果トランジ
スタQ2のゲート電圧はVddであるから、Pチャネル
MOS電界効果トランジスタQ2は静電気の放電素子と
して機能する。As described above, after all, until time t2 and after time t5, the gate voltage of the P-channel MOS field effect transistor Q2 is Vdd, so that the P-channel MOS field effect transistor Q2 functions as an electrostatic discharge element. To do.
【0035】即ち、低電位電源Vssに対して電圧入力
端子2に高電位電源Vddを超える正極性の静電気が入
力されると、PチャネルMOS電界効果トランジスタQ
2のドレイン電極22をエミッタ電極とし、ソース電極
23をコレクタ電極とし、バックゲート電極24をベー
ス電極とする寄生PNPバイポーラトランジスタのエミ
ッタコレクタ路が導通し、さらにPチャネルMOS電界
効果トランジスタQ2がオンしてソースドレイン路が導
通することにより、静電気は高電位電源Vddに放電さ
れ、電圧入力端子2の静電気耐圧は確保される。That is, when a positive static electricity exceeding the high potential power supply Vdd is input to the voltage input terminal 2 with respect to the low potential power supply Vss, the P-channel MOS field effect transistor Q is generated.
The drain and collector electrodes of the parasitic PNP bipolar transistor having the drain electrode 22 of 2 as the emitter electrode, the source electrode 23 as the collector electrode, and the back gate electrode 24 as the base electrode are turned on, and the P-channel MOS field effect transistor Q2 is turned on. As a result of the source-drain path becoming conductive, static electricity is discharged to the high-potential power supply Vdd, and the electrostatic breakdown voltage of the voltage input terminal 2 is secured.
【0036】また、時刻t2から時刻t5までの書込み
動作時に、電圧入力端子2に高電位電源Vddを超える
高電圧Vppが入力されても、静電気の放電素子である
PチャネルMOS電界効果トランジスタQ2は常にオフ
状態のままであり、高電位電源Vddに対して短絡が発
生することがない。Further, even when the high voltage Vpp exceeding the high potential power supply Vdd is input to the voltage input terminal 2 during the write operation from the time t2 to the time t5, the P channel MOS field effect transistor Q2 which is the electrostatic discharge element is It is always in the off state, and a short circuit does not occur with respect to the high potential power supply Vdd.
【0037】図5は、本発明の第2の実施の形態の入力
保護回路の構成図である。なお、図5において、図1に
示す本発明の第1の実施の形態の入力保護回路と同一の
構成部分には同一の符号を付して、その詳しい説明を省
略する。FIG. 5 is a block diagram of an input protection circuit according to the second embodiment of the present invention. 5, the same components as those of the input protection circuit according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
【0038】図5に示すように、本発明の第2の実施の
形態の入力保護回路は、放電回路13と、電圧検出回路
4とから構成されている。As shown in FIG. 5, the input protection circuit according to the second embodiment of the present invention comprises a discharge circuit 13 and a voltage detection circuit 4.
【0039】放電回路13において、図1に示す本発明
の第1の実施の形態の入力保護回路の放電回路3と異な
る構成部分は、抵抗R2がダイオードD1で置き換えら
れ、PチャネルMOS電界効果トランジスタQ12のソ
ース電極にダイオードD2が追加されている部分であ
る。In the discharge circuit 13, a component different from the discharge circuit 3 of the input protection circuit according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1 is that the resistor R2 is replaced by a diode D1 and a P-channel MOS field effect transistor is provided. This is a portion where a diode D2 is added to the source electrode of Q12.
【0040】PチャネルMOS電界効果トランジスタQ
12のゲート電極及びバックゲート電極は共にダイオー
ドD1のカソード電極に接続され、ダイオードD1のア
ノード電極は高電位電源Vddに接続されている。P-channel MOS field effect transistor Q
The gate electrode and the back gate electrode of 12 are both connected to the cathode electrode of the diode D1, and the anode electrode of the diode D1 is connected to the high potential power supply Vdd.
【0041】また、PチャネルMOS電界効果トランジ
スタQ12のソース電極はダイオードD2のカソード電
極に接続され、ダイオードD2のアノード電極は高電位
電源Vddに接続されている。The source electrode of the P-channel MOS field effect transistor Q12 is connected to the cathode electrode of the diode D2, and the anode electrode of the diode D2 is connected to the high potential power supply Vdd.
【0042】なお、PチャネルMOS電界効果トランジ
スタQ13は、図1に示す本発明の第1の実施の形態の
入力保護回路の放電回路3のPチャネルMOS電界効果
トランジスタQ3と同一である。The P-channel MOS field effect transistor Q13 is the same as the P-channel MOS field effect transistor Q3 of the discharge circuit 3 of the input protection circuit of the first embodiment of the present invention shown in FIG.
【0043】次に、本発明の第2の実施の形態の入力保
護回路の動作について図5を参照して説明する。電圧入
力端子2に書込みパルス電圧が印加されたときのPチャ
ネルMOS電界効果トランジスタQ12,Q13の動作
について、図1に示す本発明の第1の実施の形態の入力
保護回路の動作と異なる部分は、ダイオードD1,D2
の順方向閾値をVdとして、PチャネルMOS電界効果
トランジスタQ13がオフ状態のときに、PチャネルM
OS電界効果トランジスタQ12のゲート電極及びバッ
クゲート電極のプルアップ電圧がVdd−Vdとなり、
ダイオードD1の電圧降下の補償用であるダイオードD
2により、PチャネルMOS電界効果トランジスタQ1
2のソース電極の電圧もVdd−Vdとなる部分のみで
ある。Next, the operation of the input protection circuit according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Regarding the operation of the P-channel MOS field effect transistors Q12 and Q13 when the write pulse voltage is applied to the voltage input terminal 2, parts different from the operation of the input protection circuit according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. , Diodes D1 and D2
Is set to Vd and the P-channel MOS field effect transistor Q13 is in the off state,
The pull-up voltage of the gate electrode and the back gate electrode of the OS field effect transistor Q12 becomes Vdd-Vd,
Diode D for compensating the voltage drop of diode D1
2, the P-channel MOS field effect transistor Q1
The voltage of the second source electrode is Vdd-Vd only.
【0044】従って、電圧V11を電圧入力端子2の電
圧とし、電圧V11’を抵抗R1の内部回路1側の一端
の電圧とし、電圧V12をPチャネルMOS電界効果ト
ランジスタQ12のゲート電圧とし、電圧V13をPチ
ャネルMOS電界効果トランジスタQ13のゲート電圧
とし、電流I11をPチャネルMOS電界効果トランジ
スタQ12に流れる電流とすると、電圧V11は図1に
示す電圧V1と等しく、電圧V11’も電圧V1’と等
しく、電圧V12はPチャネルMOS電界効果トランジ
スタQ13がオフ状態のとき電圧V2−Vdとなり、電
圧V13は電圧V3と等しく、電流I11も電流I1と
等しい。Therefore, the voltage V11 is the voltage of the voltage input terminal 2, the voltage V11 'is the voltage at one end of the resistor R1 on the internal circuit 1 side, the voltage V12 is the gate voltage of the P-channel MOS field effect transistor Q12, and the voltage V13. Is the gate voltage of the P-channel MOS field effect transistor Q13, and the current I11 is the current flowing through the P-channel MOS field effect transistor Q12, the voltage V11 is equal to the voltage V1 shown in FIG. 1, and the voltage V11 'is also equal to the voltage V1'. , Voltage V12 becomes voltage V2-Vd when P-channel MOS field effect transistor Q13 is in the off state, voltage V13 is equal to voltage V3, and current I11 is also equal to current I1.
【0045】以上のように、電圧入力端子2に高電位電
源Vddを超える高電圧Vppが入力されても、静電気
の放電素子であるPチャネルMOS電界効果トランジス
タQ12は常にオフ状態のままであり、高電位電源Vd
dに対して短絡が発生することがない。As described above, even when the high voltage Vpp exceeding the high potential power supply Vdd is input to the voltage input terminal 2, the P channel MOS field effect transistor Q12, which is an electrostatic discharge element, is always kept in the off state, High potential power supply Vd
No short circuit will occur with respect to d.
【0046】また、低電位電源Vssに対して電圧入力
端子2に高電位電源Vddを超える正極性の静電気が印
加されたとき、PチャネルMOS電界効果トランジスタ
Q12のドレイン電極をエミッタ電極とし、ソース電極
をコレクタ電極とし、バックゲート電極をベース電極と
する寄生PNPバイポーラトランジスタのエミッタコレ
クタ路が導通し、さらにPチャネルMOS電界効果トラ
ンジスタQ12がオンしてソースドレイン路が導通し、
さらにダイオードD2がブレークダウンすることによ
り、静電気は高電位電源Vddに放電され、電圧入力端
子2の静電気耐圧は確保される。When a positive static electricity exceeding the high potential power source Vdd is applied to the voltage input terminal 2 with respect to the low potential power source Vss, the drain electrode of the P channel MOS field effect transistor Q12 is used as the emitter electrode and the source electrode. As the collector electrode and the back gate electrode as the base electrode, the emitter / collector path of the parasitic PNP bipolar transistor is made conductive, and the P-channel MOS field effect transistor Q12 is turned on to make the source / drain path conductive.
Further, as the diode D2 breaks down, static electricity is discharged to the high-potential power supply Vdd, and the electrostatic breakdown voltage of the voltage input terminal 2 is secured.
【0047】また、抵抗R2をダイオードD1で置き換
えたことにより、電圧V12がVdd以上に上昇したと
きダイオードD1は逆バイアスとなり、バイアス電流が
流れないため、電圧入力端子の入力抵抗を高くすること
ができる。Further, by replacing the resistor R2 with the diode D1, the diode D1 is reverse biased when the voltage V12 rises above Vdd and the bias current does not flow, so that the input resistance of the voltage input terminal can be increased. it can.
【0048】[0048]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の入力保護
回路による第1の効果は、電圧入力端子の静電気耐圧を
確保することができ、しかもPROM書き込み動作など
の通常動作時において、電圧入力端子に高電位電源Vd
dより高い電圧が印加されたときでも、電圧入力端子と
高電位電源Vddとの短絡が発生しないことである。As described above, the first effect of the input protection circuit of the present invention is that the electrostatic withstand voltage of the voltage input terminal can be secured, and the voltage input is performed during the normal operation such as PROM write operation. High potential power supply Vd
Even if a voltage higher than d is applied, a short circuit between the voltage input terminal and the high potential power supply Vdd does not occur.
【0049】さらに、第2の効果は、PROM書き込み
動作などの通常動作時において、電圧入力端子の入力抵
抗を高くすることができることである。Further, the second effect is that the input resistance of the voltage input terminal can be increased during the normal operation such as the PROM write operation.
【図1】本発明の第1の実施の形態の入力保護回路の構
成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of an input protection circuit according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第1の実施の形態の入力保護回路の電
圧検出回路の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of a voltage detection circuit of the input protection circuit according to the first embodiment of the present invention.
【図3】本発明の第1の実施の形態の入力保護回路の要
部の断面構造の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a cross-sectional structure of a main part of the input protection circuit according to the first embodiment of the present invention.
【図4】本発明の第1の実施の形態の入力保護回路の動
作の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of an operation of the input protection circuit according to the first embodiment of the present invention.
【図5】本発明の第2の実施の形態の入力保護回路の構
成図である。FIG. 5 is a configuration diagram of an input protection circuit according to a second embodiment of the present invention.
【図6】従来例の入力保護回路の構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram of a conventional input protection circuit.
【図7】他の従来例の入力保護回路の構成図である。FIG. 7 is a configuration diagram of another conventional input protection circuit.
1 内部回路
2,5,6 端子
3,13 放電回路
4 電圧検出回路
7 電圧比較器
8 基準電圧
21,31 ゲート電極
22,32 ドレイン電極
23,33 ソース電極
24,34 バックゲート電極
25,35 Nウェル
40 P基板
Q1 NチャネルMOS電界効果トランジスタ
Q2,Q3,Q12,Q13,Q22 PチャネルM
OS電界効果トランジスタ
D1,D2 ダイオード
R1,R2 抵抗1 Internal circuit 2, 5, 6 Terminal 3, 13 Discharge circuit 4 Voltage detection circuit 7 Voltage comparator 8 Reference voltage 21, 31 Gate electrode 22, 32 Drain electrode 23, 33 Source electrode 24, 34 Back gate electrode 25, 35 N Well 40 P substrate Q1 N channel MOS field effect transistor Q2, Q3, Q12, Q13, Q22 P channel M
OS field effect transistor D1, D2 diode R1, R2 resistance
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 27/085 - 27/092 H01L 21/8234 - 21/8238 H01L 27/04 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 27/085-27/092 H01L 21/8234-21/8238 H01L 27/04
Claims (4)
給される電圧を内部回路に入力するための電圧入力端子
と高電位電源との間に接続されてゲート電極及びバック
ゲート電極が前記抵抗を介して前記高電位電源に接続さ
れる電界効果トランジスタと、前記ゲート電極の電圧を
切換えるスイッチ手段と、を備える放電回路と、前記電
圧入力端子の電圧と基準電圧とを比較して前記スイッチ
手段をオンオフする電圧検出回路と、を備える入力保護
回路であって、前記スイッチ手段がオン状態のとき前記
ゲート電極に前記電圧入力端子の電圧が与えられること
を特徴とする入力保護回路。1. A resistor and a source / drain path are provided from the outside.
Voltage input terminal for inputting the supplied voltage to the internal circuit
And a high potential power supply connected between the gate electrode and the back
The gate electrode is connected to the high potential power source through the resistor.
And the voltage of the gate electrode
A discharge circuit including switch means for changing over,
The switch comparing the voltage of the voltage input terminal with a reference voltage
An input protection circuit comprising a voltage detection circuit for turning on and off the means,
An input protection circuit , wherein the voltage of the voltage input terminal is applied to a gate electrode .
と、ソースドレイン路の一端が外部から供給される電圧
を内部回路に入力するための電圧入力端子に接続され前
記ソースドレイン路の他端が逆バイアス方向の前記第1
のダイオードを介して高電位電源に接続されてゲート電
極及びバックゲート電極が逆バイアス方向の前記第2の
ダイオードを介して前記高電位電源に接続される電界効
果トランジスタと、前記ゲート電極の電圧を切換えるス
イッチ手段と、を備える放電回路と、前記電圧入力端子
の電圧と基準電圧とを比較して前記スイッチ手段をオン
オフする電圧検出回路と、を備える入力保護回路であっ
て、前記スイッチ手段がオン状態のとき前記ゲート電極
に前記電圧入力端子の電圧が与えられることを特徴とす
る入力保護回路。2. A first diode and a second diode
And the voltage supplied to one end of the source-drain path from the outside
Is connected to the voltage input terminal for input to the internal circuit
The other end of the source / drain path is the reverse bias direction.
It is connected to the high potential power supply through the diode of
The pole and the back gate electrode have the second bias in the reverse bias direction.
Electric field effect connected to the high potential power supply through a diode
The transistor that switches the voltage of the gate electrode
Switch circuit, and the voltage input terminal
Of the switch means is turned on by comparing the voltage of
An input protection circuit comprising: a voltage detection circuit for turning off; the gate electrode when the switch means is in an on state.
An input protection circuit , wherein the voltage of the voltage input terminal is applied to the input protection circuit.
の電圧が前記基準電圧を超えたとき、前記スイッチ手段
をオン状態とすることを特徴とする請求項1又は請求項
2記載の入力保護回路。Wherein said voltage detecting circuit, when the voltage of the voltage input terminal exceeds the reference voltage, the input protection according to claim 1 or claim 2, wherein that said switching means in the ON state circuit.
に前記電界効果トランジスタの閾値を加えた電圧である
ことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の入力保護
回路。4. The input protection circuit according to claim 1, wherein the reference voltage is a voltage obtained by adding a threshold of the field effect transistor to a voltage of the high potential power supply.
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