本發(fā)明是有關(guān)于一種電路保護(hù)裝置，且特別是有關(guān)于一種具有防漏電能力的靜電放電保護(hù)裝置。

背景技術(shù)：

電子元件(例如，集成電路)于實(shí)際環(huán)境中往往會(huì)遭受靜電放電(electrostaticdischarge；esd)的沖擊。由于靜電放電之電壓常遠(yuǎn)高于正常狀況下所提供的系統(tǒng)電壓，因此當(dāng)靜電放電發(fā)生時(shí)，此靜電放電電流很可能會(huì)將電子元件燒毀。因此必須對(duì)電子元件安排若干靜電放電防護(hù)措施，釋放靜電放電電流以避免元件損毀。

目前常見的作法是在核心電路(corecircuit)與信號(hào)墊(pad)間，設(shè)計(jì)靜電放電防護(hù)裝置，以保護(hù)其內(nèi)部電路。傳統(tǒng)上使用例如包括串接二極體或柵極接地n型金氧半導(dǎo)體(gate-groundedn-typemetal-oxide-semiconductor；ggnmos)或柵極接電源p型金氧半晶體管(gate-connectedtodrainpmos；gdpmos)等元件來實(shí)作靜電放電防護(hù)裝置的電路。然而，一旦裝置與裝置之間有信號(hào)的傳遞且兩裝置的工作電壓不同時(shí)，這樣的靜電放電防護(hù)裝置便可能在靜電放電現(xiàn)象實(shí)際并未發(fā)生時(shí)發(fā)生誤動(dòng)作而導(dǎo)致漏電流(leakage)的情形。如此一來，靜電放電防護(hù)裝置的可靠度因而下降。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種靜電放電保護(hù)裝置，可防止在正常模式時(shí)的信號(hào)電壓位準(zhǔn)下，誤導(dǎo)通信號(hào)輸入端與系統(tǒng)電壓端之間的電流路徑而導(dǎo)致漏電流，因此具有良好的靜電放電保護(hù)能力。

本發(fā)明的靜電放電保護(hù)裝置包括靜電放電保護(hù)單元以及控制電路。靜電放電保護(hù)單元耦接在信號(hào)輸入端以及系統(tǒng)電壓端之間。當(dāng)信號(hào)輸入端所接收的信號(hào)的電壓位準(zhǔn)達(dá)到靜電保護(hù)電位時(shí)，靜電放電保護(hù)單元將信號(hào)從信號(hào)輸入端傳遞至系統(tǒng)電壓端?？刂齐娐否罱又领o電放電保護(hù)單元的控制端，并用以藉由靜電放電保護(hù)單元控制信號(hào)輸入端以及系統(tǒng)電壓端之間的導(dǎo)通狀態(tài)?？刂齐娐芬罁?jù)信號(hào)輸入端所接收到的信號(hào)的電 壓位準(zhǔn)及系統(tǒng)電壓端的系統(tǒng)電壓位準(zhǔn)產(chǎn)生控制電壓以控制靜電放電保護(hù)單元能牢牢緊閉，防止漏電流，并且使靜電放電保護(hù)單元在信號(hào)輸入端所接收的信號(hào)的電壓位準(zhǔn)未達(dá)到靜電保護(hù)電位時(shí)不傳遞信號(hào)至系統(tǒng)電壓端。

基于上述，本發(fā)明實(shí)施例設(shè)置控制電路于靜電放電保護(hù)單元的控制端，并依據(jù)信號(hào)輸入端所輸入信號(hào)的電壓位準(zhǔn)以及系統(tǒng)電壓端的系統(tǒng)電壓位準(zhǔn)來控制靜電放電保護(hù)單元皆處于緊閉狀態(tài)。據(jù)此，可在小面積的電路布局中，具有良好的靜電放電保護(hù)能力并提升可靠度。

為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合所附圖式作詳細(xì)說明如下。

附圖說明

圖1繪示本發(fā)明一實(shí)施例的靜電放電保護(hù)裝置的方塊圖。

圖2繪示本發(fā)明一實(shí)施例的靜電放電保護(hù)裝置的方塊圖。

圖3繪示本發(fā)明一實(shí)施例的靜電放電保護(hù)裝置的電路架構(gòu)示意圖。

圖4繪示本發(fā)明一實(shí)施例的靜電放電保護(hù)裝置的電路圖。

圖5繪示本發(fā)明一實(shí)施例的靜電放電保護(hù)裝置的電路架構(gòu)示意圖。

圖6繪示本發(fā)明一實(shí)施例的靜電放電保護(hù)裝置的電路圖。

附圖標(biāo)記說明

100、200、300、500：靜電放電保護(hù)裝置

110、210、310、510：靜電放電保護(hù)單元

120、220、320、520：控制電路

221、321、521：第一電壓提供電路

223、323、523：第二電壓提供電路

3211、5211：第一晶體管

3213：第一阻抗提供電路

3231、5231：第二晶體管

3233：第二阻抗提供電路

in：信號(hào)輸入端

pwr：系統(tǒng)電壓端

具體實(shí)施方式

圖1繪示本發(fā)明一實(shí)施例的靜電放電保護(hù)裝置的方塊圖。在本發(fā)明一實(shí)施例中，系統(tǒng)電壓端pwr提供第一電子元件操作所需的電源(如，操作于0伏特至1.8伏特)。信號(hào)輸入端in接收不同電壓域的信號(hào)電壓位準(zhǔn)(如，操作于0伏特至3.3伏特)。在上述的情形下，由于所述信號(hào)的電壓域與靜電放電保護(hù)裝置的電壓域不同，因此本發(fā)明實(shí)施例提供靜電放電保護(hù)裝置100于系統(tǒng)電壓端pwr與信號(hào)輸入端in之間，除避免信號(hào)輸入端靜電放電現(xiàn)象造成第一電子元件的損壞外，可同時(shí)避免從信號(hào)輸入端in接收到的較高電壓信號(hào)時(shí)可能發(fā)生的漏電流情形。然而，本發(fā)明并不加以限制上述電壓域的電壓范圍。另一方面，本發(fā)明亦不加以限制信號(hào)輸入端所接收的信號(hào)來源。換言之，在其他實(shí)施例中，信號(hào)輸入端所接收的信號(hào)也可例如是來自包括人體靜電放電、機(jī)械靜電放電或其他可能產(chǎn)生高電壓的電信號(hào)源。

請(qǐng)參考圖1，本實(shí)施例的靜電放電保護(hù)裝置100包括靜電放電保護(hù)單元110以及控制電路120。靜電放電保護(hù)裝置100耦接于信號(hào)輸入端in以及系統(tǒng)電壓端pwr之間?？刂齐娐?20耦接至靜電放電保護(hù)單元110的控制端，用以控制信號(hào)輸入端in在信號(hào)改變電壓位準(zhǔn)時(shí)不會(huì)與系統(tǒng)電壓端pwr產(chǎn)生漏電流。

具體而言，在本實(shí)施例中，當(dāng)靜電放電現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，信號(hào)輸入端in所接收的信號(hào)的電壓位準(zhǔn)達(dá)到(或是遠(yuǎn)高于)預(yù)設(shè)的靜電保護(hù)電位時(shí)，靜電放電保護(hù)單元110會(huì)導(dǎo)通信號(hào)輸入端in與系統(tǒng)電壓端pwr之間的電流路徑，以使信號(hào)從信號(hào)輸入端in傳遞至系統(tǒng)電壓端pwr的電源軌，最后接地，以釋放靜電放電電流。另一方面，當(dāng)信號(hào)輸入端in所接收的信號(hào)的電壓位準(zhǔn)未達(dá)到靜電保護(hù)電位時(shí)，控制電路120會(huì)產(chǎn)生控制信號(hào)來切斷信號(hào)輸入端in與系統(tǒng)電壓端pwr之間的電流路徑，以使信號(hào)從信號(hào)輸入端in不傳遞至系統(tǒng)電壓端pwr。

值得一提的是，本發(fā)明實(shí)施例中所述的「靜電保護(hù)電位」系指可用來判斷靜電放電保護(hù)單元110是否導(dǎo)通信號(hào)輸入端in與系統(tǒng)電壓端pwr之間的電流路徑的一預(yù)設(shè)電位數(shù)值。應(yīng)用本實(shí)施例者應(yīng)可知曉，可依據(jù)靜電放電保護(hù)單元110的物理狀態(tài)來設(shè)定此預(yù)設(shè)電位數(shù)值。舉例而言，當(dāng)靜電放電保護(hù)單元110例如為晶體管時(shí)，此時(shí)靜電保護(hù)電位可為使晶體管發(fā)生驟回崩潰(snapbackbreakdown)的電位值。換言之，靜電保護(hù)電位是相對(duì)于系統(tǒng)電壓端pwr以及靜電放電保護(hù)單元110本身特性的電位值， 而非是絕對(duì)的電位閥值。實(shí)際的判斷方式由所屬技術(shù)領(lǐng)域具備通常知識(shí)者應(yīng)可從各實(shí)施例中所揭露的電路中獲致足夠的教示。

在本實(shí)施例中，靜電放電保護(hù)單元110可以p型金氧半晶體管(p-typemetal-oxide-semiconductor；pmos)或n型金氧半晶體管(n-typemetal-oxide-semiconductor；nmos)來實(shí)作，但本發(fā)明并不以此為限。此外，靜電放電保護(hù)單元110至少具有一控制端(例如，柵極)連接至控制電路120，以接收來自控制電路120的控制信號(hào)。

在本實(shí)施例中，控制電路120會(huì)依據(jù)信號(hào)輸入端in所接收到的信號(hào)的電壓位準(zhǔn)以及系統(tǒng)電壓端pwr的系統(tǒng)電壓位準(zhǔn)來產(chǎn)生控制信號(hào)并輸出至靜電放電保護(hù)單元110，以使靜電放電現(xiàn)象并未發(fā)生時(shí)，靜電放電保護(hù)單元110可避免信號(hào)輸入端in與系統(tǒng)電壓端pwr之前發(fā)生漏電流情形。

圖2繪示本發(fā)明一實(shí)施例的靜電放電保護(hù)裝置的方塊圖。本實(shí)施例的靜電放電保護(hù)裝置200的架構(gòu)類似于圖1中的靜電放電保護(hù)裝置100，類似元件的說明將不于此贅述。請(qǐng)參考圖2，在一實(shí)施例中，控制電路220包括第一電壓提供電路221以及第二電壓提供電路223。如先前段落所述，在靜電放電現(xiàn)象未發(fā)生，或信號(hào)輸入端in所接收到的信號(hào)的電壓位準(zhǔn)未達(dá)到靜電保護(hù)電位時(shí)，控制電路220會(huì)依據(jù)信號(hào)輸入端in所接收的信號(hào)的電壓位準(zhǔn)以及系統(tǒng)電壓端pwr的系統(tǒng)電壓位準(zhǔn)，來控制電路220輸出控制電壓，以藉由靜電放電保護(hù)單元210控制信號(hào)輸入端in與系統(tǒng)電壓端pwr之間的導(dǎo)通狀態(tài)。

舉例而言，假設(shè)系統(tǒng)電壓端pwr的系統(tǒng)電壓位準(zhǔn)為1.8伏特，信號(hào)輸入端in接收電壓位準(zhǔn)介于0伏特至3.3伏特的信號(hào)。在本實(shí)施例中，當(dāng)信號(hào)輸入端in接收到的信號(hào)的電壓位準(zhǔn)(例如，3.3伏特)高于系統(tǒng)電壓位準(zhǔn)時(shí)，第一電壓提供電路221會(huì)依據(jù)信號(hào)輸入端in所接收到信號(hào)的電壓位準(zhǔn)來提供控制電壓，使信號(hào)輸入端in的信號(hào)不傳遞至系統(tǒng)電壓端pwr。另一方面，當(dāng)信號(hào)輸入端in接收到的信號(hào)電壓位準(zhǔn)(例如，0伏特)低于系統(tǒng)電壓位準(zhǔn)時(shí)，第二電壓提供電路223會(huì)依據(jù)系統(tǒng)電壓位準(zhǔn)來提供控制電壓，使信號(hào)輸入端in的信號(hào)不傳遞至系統(tǒng)電壓端pwr。

為達(dá)上述目的，第一電壓提供電路221以及第二電壓提供電路223可以多種電路布局實(shí)現(xiàn)。以下的數(shù)個(gè)實(shí)施例將說明第一電壓提供電路221以及第二電壓提供電路223的實(shí)作方法。然而，本發(fā)明并不以實(shí)施例中所提出的實(shí)作方法為限定，所屬技術(shù)領(lǐng)域 中具有通常知識(shí)者當(dāng)可對(duì)各實(shí)施例所提出的電路布局作適當(dāng)?shù)母鼊?dòng)，以達(dá)到類似的功能或添加額外的功能以符合使用上的需求。

圖3繪示本發(fā)明一實(shí)施例的靜電放電保護(hù)裝置的電路架構(gòu)示意圖。圖4繪示本發(fā)明一實(shí)施例的靜電保護(hù)裝置的電路圖。本實(shí)施例的靜電放電保護(hù)裝置300的架構(gòu)類似于圖2中的靜電放電保護(hù)裝置200，故類似元件的說明將不于此贅述。特別是，圖2實(shí)施例中的第一電壓提供電路221以及第二電壓提供電路223可分別以如圖3實(shí)施例中的第一電壓提供電路321以及第二電壓提供電路323實(shí)現(xiàn)。

請(qǐng)參考圖3與圖4，在本實(shí)施例中，靜電放電保護(hù)單元310是p型金氧半晶體管，其臨界電壓值例如為0.5伏特，但本發(fā)明不限于此?？刂齐娐?20包括第一電壓提供電路321以及第二電壓提供電路323，其中第一電壓提供電路321以及第二電壓提供電路323分別耦接于信號(hào)輸入端in以及系統(tǒng)電壓端pwr之間。

詳細(xì)來說，第一電壓提供電路321包括第一晶體管3211以及第一阻抗提供電路3213，第二電壓提供電路323包括第二晶體管3231以及第二阻抗提供電路3233。在本實(shí)施例中，第一晶體管3211的第二端耦接于信號(hào)輸入端in。第一阻抗提供電路3213的第一端耦接于系統(tǒng)電壓端pwr，并且第一阻抗提供電路3213的第二端耦接于第一晶體管3211的第一端以及靜電放電保護(hù)單元310的控制端。另一方面，第二阻抗電路3233的第一端耦接于第二晶體管3231的控制端以及靜電放電保護(hù)單元310的控制端，第二阻抗提供電路3233的第二端耦接于信號(hào)輸入端in。第二晶體管3231的第一端耦接于系統(tǒng)電壓端prw，并且第二晶體管3231的第二端耦接于第二阻抗提供電路3233的第一端。

在本實(shí)施例中，第一晶體管3211以及第二晶體管3231例如是使用p型金氧半晶體管來實(shí)作，并且其中第一晶體管3211與第二晶體管3231的低臨界電壓值皆略低于靜電放電保護(hù)單元之晶體管的臨界電壓值。例如，低臨界電壓值可以是0.1～0.3伏特。然而，本發(fā)明并不限于此，在其他實(shí)施例中，第一晶體管3211以及第二晶體管3231可適應(yīng)電路上的需求而更換以n型金氧半晶體管來實(shí)作。

在本實(shí)施例中，如圖4所示，第一阻抗電路3213由至少一個(gè)(例如，兩個(gè))晶體管串接而成，以調(diào)整第一電壓提供電路321所輸出的控制電壓。類似地，第二阻抗電路3233由至少一個(gè)(例如，兩個(gè))晶體管串接而成，以調(diào)整第二電壓提供電路323所輸出的控制電壓。

在一實(shí)施例中，假設(shè)系統(tǒng)電壓端pwr的系統(tǒng)電壓位準(zhǔn)為1.8伏特，信號(hào)輸入端in所接收到的信號(hào)的電壓例如介于0伏特至3.3伏特之間。藉由本實(shí)施例的電路實(shí)現(xiàn)控制電路310，當(dāng)信號(hào)輸入端in接收到的信號(hào)的電壓位準(zhǔn)是高于系統(tǒng)電壓位準(zhǔn)的高電壓值(例如，3.3伏特)時(shí)，由于第一晶體管3211以及第二晶體管3231的低臨界電壓值皆約為0.2伏特，因此第一晶體管3211的控制端會(huì)提供控制電壓(例如，約3.1伏特)至靜電放電保護(hù)單元310的控制端，同時(shí)第二晶體管3231系處于截止?fàn)顟B(tài)。如此一來，將使靜電放電保護(hù)單元310處于截止?fàn)顟B(tài)，進(jìn)而使信號(hào)輸入端in不傳遞漏電流至系統(tǒng)電壓端pwr。另一方面，當(dāng)信號(hào)輸入端in接收到的信號(hào)的電壓位準(zhǔn)是低于系統(tǒng)電壓位準(zhǔn)的低電壓值(例如，0伏特)時(shí)，第一晶體管3211系處于截止?fàn)顟B(tài)，并且第二晶體管3231會(huì)提供控制電壓(例如，約1.6伏特)至靜電放電保護(hù)單元310。如此一來，將使靜電放電保護(hù)單元310處于截止?fàn)顟B(tài)，進(jìn)而使信號(hào)輸入端in接收到的信號(hào)不傳遞至系統(tǒng)電壓端pwr。

值得一提的是，本實(shí)施例的第一阻抗電路3213以及第二阻抗電路3233可個(gè)別由兩個(gè)p型金氧半晶體管所串接而成，以分別調(diào)整第一晶體管3211以及第二晶體管3231所提供的控制電壓。然而，本發(fā)明并不限制阻抗電路的實(shí)現(xiàn)方式。在其他實(shí)施例中，第一阻抗電路3213以及第二阻抗電路3233也可由n型金氧半晶體管或電阻串接而成，以串接后的等效阻抗來調(diào)整第一晶體管3211以及第二晶體管3231所提供的控制電壓。

圖5繪示本發(fā)明一實(shí)施例的靜電放電保護(hù)裝置的電路架構(gòu)示意圖。圖6繪示本發(fā)明一實(shí)施例的靜電放電保護(hù)裝置的電路圖。本實(shí)施例的靜電放電保護(hù)裝置300的架構(gòu)類似于圖2中的靜電放電保護(hù)裝置200，故類似元件的說明將不于此贅述。特別是，圖2實(shí)施例中的第一電壓提供電路221以及第二電壓提供電路223可分別以例如圖5實(shí)施例中的第一電壓提供電路521以及第二電壓提供電路523來實(shí)作。

請(qǐng)參考圖5與圖6，在一實(shí)施例中，靜電放電保護(hù)單元510可為p型金氧半晶體管，其臨界電壓值為0.5伏特，但本發(fā)明不限于此?？刂齐娐?20包括第一電壓提供電路521以及第二電壓提供電路523，其中第一電壓提供電路521以及第二電壓提供電路523分別耦接于信號(hào)輸入端in以及系統(tǒng)電壓端pwr之間。

在本實(shí)施例中，第一電壓提供電路521為第一晶體管5211，第二電壓提供電路523為第二晶體管5231。如圖6所示，第一晶體管5211的第一端耦接至系統(tǒng)電壓端pwr。第二晶體管5231的控制端耦接至系統(tǒng)電壓端pwr。第一晶體管5211的第二端以及第 二晶體管的第一端耦接至靜電放電保護(hù)單元510的控制端，且第二晶體管的第二端耦接至信號(hào)輸入端in以及第一晶體管5211的控制端。

在一實(shí)施例中，如圖6所示，第一晶體管5211可為p型金氧半晶體管，且第二晶體管5231可為n型金氧半晶體管。然而，本發(fā)明并不以此為限。在另一實(shí)施例中，當(dāng)靜電放電保護(hù)單元510為n型金氧半晶體管時(shí)，第一晶體管5211也可為n型金氧半晶體管，且第二晶體管為p型金氧半晶體管。

在本實(shí)施例中，假設(shè)系統(tǒng)電壓端pwr的系統(tǒng)電壓位準(zhǔn)為1.8伏特，信號(hào)輸入端in所接收到的信號(hào)的電壓位準(zhǔn)介于0伏特至3.3伏特之間。藉由本實(shí)施例的電路來實(shí)現(xiàn)控制電路520，當(dāng)信號(hào)輸入端in接收到的信號(hào)的電壓位準(zhǔn)是高于系統(tǒng)電壓位準(zhǔn)的高電壓值(例如，3.3伏特)時(shí)，第一晶體管5211為截止?fàn)顟B(tài)，且第二晶體管5231為導(dǎo)通狀態(tài)。因此，由第二晶體管來提供靜電放電保護(hù)單元510的控制端的控制電壓(例如，約3.3伏特)。如此一來，將使靜電放電保護(hù)單元510處于截止?fàn)顟B(tài)，進(jìn)而使信號(hào)輸入端in不傳遞漏電流至系統(tǒng)電壓端pwr。另一方面，當(dāng)信號(hào)輸入端in接收到的信號(hào)的電壓位準(zhǔn)是低于系統(tǒng)電壓位準(zhǔn)的低電壓值(例如，0伏特)時(shí)，第一晶體管5211為導(dǎo)通狀態(tài)，且第二晶體管5231為截止?fàn)顟B(tài)。因此，由第一晶體管來提供靜電放電保護(hù)單元510的控制端的控制電壓(例如，約1.8伏特)。如此一來，將使靜電放電保護(hù)單元510處于截止?fàn)顟B(tài)，進(jìn)而，使信號(hào)輸入端in接收到的信號(hào)不傳遞至系統(tǒng)電壓端pwr。

綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例藉由設(shè)置控制電路于靜電放電保護(hù)單元的控制端，并依據(jù)信號(hào)輸入端所輸入信號(hào)的電壓位準(zhǔn)以及系統(tǒng)電壓端的系統(tǒng)電壓位準(zhǔn)來控制靜電放電保護(hù)單元，以控制信號(hào)輸入端所輸入信號(hào)的傳遞路徑。如此一來，在靜電放電現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，將電壓過高的信號(hào)傳遞至系統(tǒng)電壓端，可避免大電流造成電路的損毀。另一方面，在靜電放電現(xiàn)象并未發(fā)生時(shí)，利用控制電路使信號(hào)輸入端所接收到的信號(hào)無(wú)論在高電壓值或低電壓值時(shí)都不會(huì)傳遞至系統(tǒng)電壓端，可避免信號(hào)傳遞時(shí)漏電流現(xiàn)象的發(fā)生。據(jù)此，本發(fā)明實(shí)施例所提供的靜電放電保護(hù)裝置，可在小面積的電路布局中，具有良好的靜電放電保護(hù)能力并提升可靠度。

雖然本發(fā)明已以實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動(dòng)與潤(rùn)飾，故本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的申請(qǐng)專利范圍所界定者為準(zhǔn)。