本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體芯片的輸出電路，尤其涉及一種位于半導(dǎo)體芯片中，具有靜電放電(electrostaticdischarge，esd)保護(hù)功能的輸出電路。

背景技術(shù)：

隨著半導(dǎo)體工藝技術(shù)的演進(jìn)，電路組件的尺寸縮減到微米以下的等級(jí)，使得半導(dǎo)體芯片的效率及速度大幅提升，然而，由于組件尺寸的縮小，可靠度問(wèn)題的重要性也隨之而提升。其中，靜電放電(electrostaticdischarge，esd)為最重要的可靠度問(wèn)題之一。在外界存在的靜電量相同的情形下，由于先進(jìn)工藝的電路組件具有較小尺寸，對(duì)靜電放電的耐受能力較差。因此，先進(jìn)工藝的電路組件更容易受到靜電放電的影響而損壞。

為解決芯片輸出端的靜電放電問(wèn)題，可將一限流電阻設(shè)置在信號(hào)輸出路徑并串聯(lián)于該輸出端。當(dāng)靜電放電到達(dá)時(shí)，此限流電阻可阻隔靜電放電電流或降低流入芯片內(nèi)部電路的靜電放電電流大小。然而，在芯片正常運(yùn)作之下，通過(guò)限流電阻的輸出信號(hào)會(huì)產(chǎn)生熱能，造成芯片的工作溫度上升。鑒于此，現(xiàn)有技術(shù)實(shí)有改進(jìn)的必要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的主要目的即在于提供一種位于半導(dǎo)體芯片的輸出電路，其可提供靜電放電(electrostaticdischarge，esd)保護(hù)功能，同時(shí)避免熱能造成半導(dǎo)體芯片在正常運(yùn)作之下的工作溫度提升。

本發(fā)明公開(kāi)了一種半導(dǎo)體芯片的輸出電路，用來(lái)進(jìn)行靜電放電保護(hù)，該輸出電路包含一第一金氧半場(chǎng)效應(yīng)管(metaloxidesemiconductortransistor，mostransistor)及一第一電阻。該第一金氧半場(chǎng)效應(yīng)管包含一第一端、一基極(bulk)端及一柵極(gate)端，該第一端耦接于該半導(dǎo)體芯片的一輸出墊片(outputpad)。該第一電阻耦接于該第一金氧半場(chǎng)效應(yīng)管的該基極端及一第一電源供應(yīng)端之間。

本發(fā)明還公開(kāi)了一種半導(dǎo)體芯片的輸出電路，用來(lái)進(jìn)行靜電放電保護(hù)，該輸出電路包含一傳輸門(mén)(transmissiongate)及一第一電阻。該傳輸門(mén)耦接于該半導(dǎo)體芯片的一輸出墊片，該傳輸門(mén)包含一第一金氧半場(chǎng)效應(yīng)管及一第二金氧半場(chǎng)效應(yīng)管。該第一金氧半場(chǎng)效應(yīng)管包含一第一端、一基極端及一柵極端，該第一端耦接于該輸出墊片。該第二金氧半場(chǎng)效應(yīng)管包含一第一端、一基極端及一柵極端，該第一端耦接于該輸出墊片。該第一電阻耦接于該第一金氧半場(chǎng)效應(yīng)管的該基極端及一第一電源供應(yīng)端之間。

本發(fā)明還公開(kāi)了一種半導(dǎo)體芯片的輸出電路，用來(lái)進(jìn)行靜電放電保護(hù)，該輸出電路包含一輸出緩沖器及一第一電阻。該輸出緩沖器耦接于該半導(dǎo)體芯片的一輸出墊片，該輸出緩沖器包含一第一金氧半場(chǎng)效應(yīng)管及一第二金氧半場(chǎng)效應(yīng)管。該第一金氧半場(chǎng)效應(yīng)管包含一第一端、一基極端及一柵極端，該第一端耦接于該輸出墊片。該第二金氧半場(chǎng)效應(yīng)管包含一第一端、一基極端及一柵極端，該第一端耦接于該輸出墊片。該第一電阻耦接于該第一金氧半場(chǎng)效應(yīng)管的該基極端及一第一電源供應(yīng)端之間。

附圖說(shuō)明

圖1a及1b為一半導(dǎo)體芯片的一輸出電路的一般電路結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖2a及2b為圖1a及1b的輸出電路的詳細(xì)運(yùn)作方式的示意圖。

圖3a及3b為本發(fā)明實(shí)施例一輸出電路的示意圖。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例另一輸出電路的示意圖。

圖5為本發(fā)明實(shí)施例又一輸出電路的示意圖。

圖6a及6b為未包含開(kāi)關(guān)器的一輸出電路的一般電路結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖7a及7b為本發(fā)明實(shí)施例一輸出電路的示意圖。

圖8為本發(fā)明實(shí)施例一輸出電路的示意圖。

圖9為本發(fā)明實(shí)施例一輸出電路的示意圖。

其中，附圖標(biāo)記說(shuō)明如下：

10、30、40、50、60、70、80、90輸出電路

102輸出緩沖器

104開(kāi)關(guān)器

106輸出墊片

r_cl、r_cl’、r_clp、r_cln限流電阻

esd1、esd2靜電放電保護(hù)單元

vdd系統(tǒng)電源供應(yīng)端

vss系統(tǒng)接地端

p-sw、p1、p2p型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管

n-sw、n1、n2n型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管

vd1、vs1電源供應(yīng)端

802、902上拉電路

804、904下拉電路

sa、sb、sc信號(hào)

具體實(shí)施方式

請(qǐng)參考圖1a及1b，圖1a及1b為一半導(dǎo)體芯片的一輸出電路10的一般電路結(jié)構(gòu)的示意圖。輸出電路10包含一輸出緩沖器102、一開(kāi)關(guān)器104、一輸出墊片(outputpad)106及一限流電阻r_cl。靜電放電(electrostaticdischarge，esd)保護(hù)單元esd1及esd2可不包含在輸出電路10中，但繪示在圖1a及1b，用來(lái)說(shuō)明靜電放電電流或電荷的路徑。輸出電路10可用于一面板的驅(qū)動(dòng)集成電路(integratedcircuit，ic)，用來(lái)輸出數(shù)據(jù)電壓至面板。輸出緩沖器102可以是一運(yùn)算放大器(operationalamplifier)。數(shù)據(jù)電壓通過(guò)開(kāi)關(guān)器104輸出至輸出墊片106，開(kāi)關(guān)器104可控制數(shù)據(jù)電壓的輸出路徑導(dǎo)通或斷開(kāi)，其可由一傳輸門(mén)(transmissiongate)所構(gòu)成，而傳輸門(mén)包含一p型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管(p-typemetaloxidesemiconductortransistor，pmostransistor)及一n型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管(n-typemetaloxidesemiconductortransistor，nmostransistor)。輸出墊片106可作為輸出電路10用來(lái)連接外部組件(如面板)的一輸出接口。限流電阻r_cl設(shè)置在輸出緩沖器102及輸出墊片106之間的輸出路徑上，可用來(lái)避免靜電放電電流進(jìn)入半導(dǎo)體芯片內(nèi)部電路，或用來(lái)降低進(jìn)入內(nèi)部電路的靜電放電電流大小。靜電放電保護(hù)單元esd1及esd2可提供靜電放電電流的傳導(dǎo)路徑，以提升輸出電路10的靜電放電保護(hù)效率。

圖1a示出了一靜電放電階段，其中靜電放電能量施加于輸出墊片106。隨著限流電阻r_cl及靜電放電保護(hù)單元esd1及esd2的共同運(yùn)作，施加于輸出墊片106的靜電放電所產(chǎn)生的電流可通過(guò)靜電放電保護(hù)單元esd1而流至系統(tǒng)電源供應(yīng)端vdd或從系統(tǒng)接地端vss通過(guò)靜電放電保護(hù)單元esd2流入。在此情況下，無(wú)任何電流或僅有少數(shù)電流流入輸出緩沖器102，而限流電阻r_cl可保護(hù)半導(dǎo)體芯片內(nèi)部的電路組件不被靜電放電電流燒毀。

圖1b示出了半導(dǎo)體芯片的正常運(yùn)作，其中輸出電路10通過(guò)輸出墊片106來(lái)輸出數(shù)據(jù)電壓。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)用于一源極驅(qū)動(dòng)裝置的輸出電路10輸出數(shù)據(jù)電壓時(shí)，若目前的數(shù)據(jù)電壓高于先前的數(shù)據(jù)電壓，一充電電流會(huì)從輸出緩沖器102流至輸出墊片106，若目前的數(shù)據(jù)電壓低于先前的數(shù)據(jù)電壓，一放電電流會(huì)從輸出墊片106流至輸出緩沖器102。充電及放電電流都通過(guò)限流電阻r_cl而產(chǎn)生電力損耗，在此情況下，輸出電路10的驅(qū)動(dòng)能力會(huì)受到限流電阻r_cl上電力損耗的影響而下降，損耗的電力則轉(zhuǎn)換為熱能，造成半導(dǎo)體芯片的工作溫度上升。由于一源極驅(qū)動(dòng)裝置往往包含大量的輸出電路(每一輸出電路具有例如輸出電路10的結(jié)構(gòu))，大量輸出電路中的大量限流電阻將使工作溫度大幅上升。

請(qǐng)參考圖2a及2b，圖2a及2b為圖1a及1b的輸出電路10的詳細(xì)運(yùn)作方式的示意圖。更明確來(lái)說(shuō)，圖2a示出了靜電放電階段的電流路徑，圖2b示出了半導(dǎo)體芯片正常運(yùn)作時(shí)的電流路徑。

為了便于說(shuō)明，圖2a中僅示出開(kāi)關(guān)器104、輸出墊片106、限流電阻r_cl及靜電放電保護(hù)單元esd1及esd2等組件。開(kāi)關(guān)器104可由一p型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管p-sw及一n型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管n-sw所構(gòu)成，以傳輸門(mén)的連接方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。一p-n接面(p-njunction)(可視為一二極管)存在于p型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管p-sw靠近輸出墊片106的一端(其可以是p型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管p-sw的源極(source)端或漏極(drain)端)以及p型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管p-sw的基極(bulk)端之間，同時(shí)，一p-n接面存在于n型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管n-sw的基極端以及n型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管n-sw靠近輸出墊片106的一端(其可以是n型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管n-sw的源極端或漏極端)之間。在靜電放電階段中，當(dāng)具有正極性的靜電放電施加于輸出墊片106時(shí)，輸出墊片106上產(chǎn)生一靜電放電電流。在設(shè)置有限流電阻r_cl的情況下，多數(shù)靜電放電電流會(huì)通過(guò)靜電放電保護(hù)單元esd1被傳導(dǎo)至系統(tǒng)電源供應(yīng)端vdd，僅有少數(shù)靜電放電電流通過(guò)限流電阻r_cl而流至開(kāi)關(guān)器104，此靜電放電電流會(huì)通過(guò)p型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管p-sw的p-n接面而傳導(dǎo)至系統(tǒng)電源供應(yīng)端vdd。另一方面，當(dāng)具有負(fù)極性的靜電放電施加于輸出墊片106時(shí)，會(huì)產(chǎn)生流向輸出墊片106的一靜電放電電流。在設(shè)置有限流電阻r_cl的情況下，多數(shù)靜電放電電流會(huì)從系統(tǒng)接地端vss通過(guò)靜電放電保護(hù)單元esd2導(dǎo)入，僅有少數(shù)靜電放電電流從開(kāi)關(guān)器104通過(guò)限流電阻r_cl流入，此靜電放電電流會(huì)從系統(tǒng)接地端vss通過(guò)n型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管n-sw的p-n接面而導(dǎo)入。在此情況下，限流電阻r_cl可限制通過(guò)p-n接面的靜電放電電流大小，以避免p-n接面被靜電放電電流燒毀或損壞。

為了便于說(shuō)明，圖2b中僅示出開(kāi)關(guān)器104、輸出墊片106及限流電阻r_cl。由于輸出電路10為正常運(yùn)作狀態(tài)以輸出數(shù)據(jù)電壓，靜電放電保護(hù)單元esd1及esd2會(huì)關(guān)閉，因此，靜電放電保護(hù)單元esd1及esd2不影響輸出電路10的運(yùn)作，因而未繪示在圖2b中。如上所述，輸出信號(hào)或數(shù)據(jù)的驅(qū)動(dòng)電流會(huì)通過(guò)限流電阻r_cl，使得限流電阻r_cl上損耗的電能造成半導(dǎo)體芯片的工作溫度上升。

請(qǐng)參考圖3a及3b，圖3a及3b為本發(fā)明實(shí)施例一輸出電路30的示意圖。輸出電路30的結(jié)構(gòu)相似于圖2a及2b中輸出電路10的結(jié)構(gòu)，故相似組件都以相同符號(hào)表示。輸出電路30與輸出電路10的主要差異在于，輸出電路30設(shè)置有限流電阻r_clp及r_cln，用來(lái)取代輸出電路10的輸出路徑上的限流電阻r_cl。

如圖3a及3b所示，p型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管p-sw的漏極端(或源極端)直接耦接至輸出墊片106而未通過(guò)任何電阻，n型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管n-sw的源極端(或漏極端)直接耦接至輸出墊片106而未通過(guò)任何電阻。限流電阻r_clp耦接于p型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管p-sw的基極端，更明確來(lái)說(shuō)，耦接于p型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管p-sw的基極端及一電源供應(yīng)端vd1之間。電源供應(yīng)端vd1可以是半導(dǎo)體芯片的一系統(tǒng)電源供應(yīng)端(例如系統(tǒng)電源供應(yīng)端vdd)或任何電壓源，其可提供大于或等于p型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管p-sw的源極電壓及漏極電壓的一電壓電平。限流電阻r_cln耦接于n型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管n-sw的基極端，更明確來(lái)說(shuō)，耦接于n型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管n-sw的基極端及一電源供應(yīng)端vs1之間。電源供應(yīng)端vs1可以是半導(dǎo)體芯片的一系統(tǒng)接地端(例如系統(tǒng)接地端vss)或任何電壓源，其可提供小于或等于n型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管n-sw的源極電壓及漏極電壓的一電壓電平。

圖3a示出了靜電放電階段之下的電流路徑。在一實(shí)施例中，當(dāng)具有正極性的靜電放電施加于輸出墊片106時(shí)，輸出墊片106上會(huì)產(chǎn)生一靜電放電電流。在設(shè)置有限流電阻r_clp的情況下，多數(shù)靜電放電電流通過(guò)靜電放電保護(hù)單元esd1被傳導(dǎo)至系統(tǒng)電源供應(yīng)端vdd，僅有少數(shù)靜電放電電流通過(guò)p型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管p-sw的p-n接面及限流電阻r_clp，此少數(shù)靜電放電電流進(jìn)而被傳導(dǎo)至電源供應(yīng)端vd1。在另一實(shí)施例中，當(dāng)具有負(fù)極性的靜電放電施加于輸出墊片106時(shí)，會(huì)產(chǎn)生流向輸出墊片106的一靜電放電電流。在設(shè)置有限流電阻r_cln的情況下，多數(shù)靜電放電電流從系統(tǒng)接地端vss通過(guò)靜電放電保護(hù)單元esd2導(dǎo)入，僅有少數(shù)靜電放電電流通過(guò)n型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管n-sw的p-n接面及限流電阻r_cln，此少數(shù)靜電放電電流是從電源供應(yīng)端vs1導(dǎo)入。

在此情況下，當(dāng)設(shè)置有限流電阻r_clp時(shí)，在施加于輸出墊片106的正極性靜電放電之下流經(jīng)p型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管p-sw的漏極端(或源極端)與基極端之間的p-n接面的電流會(huì)受到限制；當(dāng)設(shè)置有限流電阻r_cln時(shí)，在施加于輸出墊片106的負(fù)極性靜電放電之下流經(jīng)n型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管n-sw的源極端(或漏極端)與基極端之間的p-n接面的電流會(huì)受到限制。因此，在靜電放電階段中，耦接于基極端的限流電阻r_clp及r_cln可降低通過(guò)p-n接面的靜電放電電流，進(jìn)而避免靜電放電電流造成p-n接面損壞或燒毀。換句話說(shuō)，限流電阻r_clp及r_cln所提供的靜電放電保護(hù)效率相當(dāng)于圖2a中限流電阻r_cl所提供的靜電放電保護(hù)效率。

圖3b示出了半導(dǎo)體芯片正常運(yùn)作之下的電流路徑，在此例中，驅(qū)動(dòng)電流的輸出路徑上不存在任何限流電阻，且驅(qū)動(dòng)電流未通過(guò)耦接于p型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管p-sw及n型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管n-sw的基極端的限流電阻r_clp及r_cln，因此，輸出電路30的驅(qū)動(dòng)能力將不受限流電阻r_clp及r_cln的影響而下降。除此之外，由于正常運(yùn)作時(shí)限流電阻r_clp及r_cln上不存在任何電力損耗，半導(dǎo)體芯片的工作溫度也不會(huì)上升。

請(qǐng)參考圖4，圖4為本發(fā)明實(shí)施例另一輸出電路40的示意圖。輸出電路40的結(jié)構(gòu)相似于圖3a及3b中輸出電路30的結(jié)構(gòu)，故相似組件都以相同符號(hào)表示。輸出電路40與輸出電路30的主要差異在于，輸出電路40額外包含一限流電阻r_cl’，限流電阻r_cl’設(shè)置在輸出墊片106及開(kāi)關(guān)器104(即傳輸門(mén))靠近輸出墊片106的一端之間的輸出路徑。開(kāi)關(guān)器104靠近輸出墊片106的一端同時(shí)耦接至p型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管p-sw的漏極端(或源極端)及n型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管n-sw的源極端(或漏極端)。限流電阻r_cl’的阻值小于圖2a及2b中輸出電路10的輸出路徑上的限流電阻r_cl的阻值。額外設(shè)置限流電阻r_cl’可提供更高的靜電放電保護(hù)能力，以進(jìn)一步降低流入p型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管p-sw及n型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管n-sw的p-n接面的靜電放電電流。由于限流電阻r_cl’的阻值小于現(xiàn)有技術(shù)中限流電阻r_cl的阻值，限流電阻r_cl’可造成較低的電力損耗，也可達(dá)到降溫以及提高驅(qū)動(dòng)能力的功效。

請(qǐng)參考圖5，圖5為本發(fā)明實(shí)施例又一輸出電路50的示意圖。輸出電路50的結(jié)構(gòu)相似于圖3a及3b中輸出電路30的結(jié)構(gòu)，故相似組件都以相同符號(hào)表示。輸出電路50與輸出電路30的主要差異在于，在輸出電路50中，限流電阻r_cln耦接于輸出墊片106及n型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管n-sw的源極端(或漏極端)之間，而非耦接于n型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管n-sw的基極端。同樣地，耦接于輸出墊片106的限流電阻r_cln也可在施加于輸出墊片106的負(fù)極性靜電放電之下，用來(lái)限制流經(jīng)n型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管n-sw的源極端(或漏極端)及基極端之間的p-n接面的電流。由于限流電阻r_clp仍耦接于p型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管p-sw的基極端，輸出電路50的輸出路徑上的電阻值小于現(xiàn)有技術(shù)中限流電阻r_cl的阻值，在此情形下，限流電阻r_cln在輸出電路50的輸出路徑上造成的電力損耗較低，也可達(dá)到降溫以及提高驅(qū)動(dòng)能力的功效。在另一實(shí)施例中，也可設(shè)置限流電阻r_clp耦接于p型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管p-sw的漏極端(或源極端)，并設(shè)置限流電阻r_cln耦接于n型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管n-sw的基極端。

值得注意的是，本發(fā)明的輸出電路提供了一種可實(shí)現(xiàn)降溫及提高驅(qū)動(dòng)能力的靜電放電保護(hù)機(jī)制，其中，限流電阻耦接于輸出電路中的晶體管的基極端。本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可據(jù)此進(jìn)行修飾或變化，而不限于此。舉例來(lái)說(shuō)，根據(jù)圖3a、3b、4及5的內(nèi)容及相關(guān)說(shuō)明，限流電阻的數(shù)量及設(shè)置方式可根據(jù)系統(tǒng)需求而修改，只要存在至少一限流電阻耦接于與輸出墊片相連的晶體管的基極端即可。

在另一實(shí)施例中，本發(fā)明的靜電放電保護(hù)機(jī)制可用于另一種未包含傳輸門(mén)或開(kāi)關(guān)器的輸出電路結(jié)構(gòu)。請(qǐng)參考圖6a及6b，圖6a及6b為未包含開(kāi)關(guān)器的一輸出電路60的一般電路結(jié)構(gòu)的示意圖。輸出電路60的結(jié)構(gòu)相似于圖1a及1b中輸出電路10的結(jié)構(gòu)，故相似組件都以相同符號(hào)表示。輸出電路60與輸出電路10的主要差異在于，輸出電路60的輸出路徑上不存在任何開(kāi)關(guān)器(即傳輸門(mén))。在此情況下，輸出緩沖器102直接連接至限流電阻r_cl。

圖6a及6b所繪示的運(yùn)作方式與圖1a及1b的范例相似。如圖6a所示，在靜電放電階段之下，當(dāng)靜電放電能量施加于輸出墊片106時(shí)，多數(shù)靜電放電電流通過(guò)靜電放電保護(hù)單元esd1被傳導(dǎo)至系統(tǒng)電源供應(yīng)端vdd，或從系統(tǒng)接地端vss通過(guò)靜電放電保護(hù)單元esd2導(dǎo)入。如圖6b所示，在半導(dǎo)體芯片正常運(yùn)作之下，充電及放電電流通過(guò)限流電阻r_cl并產(chǎn)生電力損耗，在此情況下，輸出電路60的驅(qū)動(dòng)能力會(huì)受到限流電阻r_cl上電力損耗的影響而下降，損耗的電力則轉(zhuǎn)換為熱能，造成半導(dǎo)體芯片工作溫度上升。

請(qǐng)參考圖7a及7b，圖7a及7b為本發(fā)明實(shí)施例一輸出電路70的示意圖。輸出電路70的結(jié)構(gòu)相似于圖6a及6b中輸出電路60的結(jié)構(gòu)，故相似組件都以相同符號(hào)表示。輸出電路70與輸出電路60的主要差異在于，輸出電路70設(shè)置有限流電阻r_clp及r_cln，用以取代輸出電路60的輸出路徑上的限流電阻r_cl。

如圖7a及7b所示，輸出緩沖器102的輸出級(jí)電路包含一p型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管p1及一n型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管n1。p型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管p1的漏極端及n型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管n1的漏極端直接耦接至輸出墊片106而未通過(guò)任何電阻。限流電阻r_clp耦接于p型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管p1的基極端及一電源供應(yīng)端vd1之間。電源供應(yīng)端vd1可以是半導(dǎo)體芯片的一系統(tǒng)電源供應(yīng)端(例如系統(tǒng)電源供應(yīng)端vdd)或任何電壓源，其可提供大于或等于p型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管p1的源極電壓及漏極電壓的一電壓電平。限流電阻r_cln耦接于n型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管n1的基極端及一電源供應(yīng)端vs1之間。電源供應(yīng)端vs1可以是半導(dǎo)體芯片的一系統(tǒng)接地端(例如系統(tǒng)接地端vss)或任何電壓源，其可提供小于或等于n型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管n1的源極電壓及漏極電壓的一電壓電平。

圖7a示出了靜電放電階段之下的電流路徑。在施加于輸出墊片106的正極性靜電放電之下，多數(shù)靜電放電電流通過(guò)靜電放電保護(hù)單元esd1被傳導(dǎo)至系統(tǒng)電源供應(yīng)端vdd，僅有少數(shù)靜電放電電流通過(guò)p型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管p1的p-n接面及限流電阻r_clp而流至電源供應(yīng)端vd1。在施加于輸出墊片106的負(fù)極性靜電放電之下，多數(shù)靜電放電電流從系統(tǒng)接地端vss通過(guò)靜電放電保護(hù)單元esd2導(dǎo)入，僅有少數(shù)靜電放電電流從電源供應(yīng)端vs1通過(guò)n型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管n1的p-n接面及限流電阻r_cln而導(dǎo)入。在此情況下，在靜電放電能量之下，流經(jīng)p型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管p1以及n型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管n1的p-n接面的靜電放電電流會(huì)受到限制，進(jìn)而避免靜電放電電流造成p-n接面損壞或燒毀。圖7b示出了半導(dǎo)體芯片正常運(yùn)作之下的電流路徑，其驅(qū)動(dòng)電流(即充電電流與放電電流)未通過(guò)耦接于p型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管p1及n型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管n1的基極端的限流電阻r_clp及r_cln，因此，輸出電路70的驅(qū)動(dòng)能力將不受限流電阻r_clp及r_cln的影響而下降。除此之外，由于正常運(yùn)作時(shí)限流電阻r_clp及r_cln上不存在任何電力損耗，半導(dǎo)體芯片的工作溫度也不會(huì)上升。

值得注意的是，根據(jù)上述關(guān)于圖4及圖5的說(shuō)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，輸出電路70中限流電阻的數(shù)量及其設(shè)置方式可任意修改，以符合半導(dǎo)體芯片的驅(qū)動(dòng)能力和靜電放電保護(hù)需求。舉例來(lái)說(shuō)，在輸出電路70中，輸出墊片106及輸出緩沖器102之間可額外設(shè)置具有較小阻值的一限流電阻，用來(lái)提供更高的靜電放電保護(hù)能力。在另一實(shí)施例中，輸出電路70中的限流電阻r_cln可由耦接于n型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管n1的漏極端及輸出墊片106之間的限流電阻所取代；或者，輸出電路70中的限流電阻r_clp可由耦接于p型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管p1的漏極端及輸出墊片106之間的限流電阻所取代。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)可根據(jù)上述段落的說(shuō)明，推論出各種不同的電阻設(shè)置方式及其運(yùn)作方式，在此不贅述。

請(qǐng)參考圖8，圖8為本發(fā)明實(shí)施例一輸出電路80的示意圖。輸出電路80的結(jié)構(gòu)相似于圖3a及3b中輸出電路30的結(jié)構(gòu)，故相似組件都以相同符號(hào)表示。輸出電路80與輸出電路30的主要差異在于，輸出電路80額外包含一上拉電路802及一下拉電路804。為了便于說(shuō)明，靜電放電保護(hù)單元未繪示在圖8中，信號(hào)sa、sb及sc來(lái)自于一輸出緩沖器，輸出緩沖器也未繪示在圖8中。

詳細(xì)來(lái)說(shuō)，上拉電路802耦接于p型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管p-sw的柵極端，上拉電路802可由一p型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管p2來(lái)實(shí)現(xiàn)，此p型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管p2耦接于p型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管p-sw的柵極端及系統(tǒng)電源供應(yīng)端vdd之間，p型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管p2的柵極端并連接于p型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管p2的源極端。上拉電路802可用來(lái)控制p型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管p-sw的柵極端的電壓電平，以在包含輸出電路80的半導(dǎo)體芯片處于電源關(guān)閉的狀態(tài)下，避免p型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管p-sw因施加于輸出墊片106的正極性靜電放電而開(kāi)啟。下拉電路804耦接于n型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管n-sw的柵極端，下拉電路804可由一n型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管n2來(lái)實(shí)現(xiàn)，此n型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管n2耦接于n型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管n-sw的柵極端及系統(tǒng)接地端vss之間，n型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管n2的柵極端并連接于n型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管n2的源極端。下拉電路804可用來(lái)控制n型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管n-sw的柵極端的電壓電平，以在半導(dǎo)體芯片處于電源關(guān)閉的狀態(tài)下，避免n型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管n-sw因施加于輸出墊片106的負(fù)極性靜電放電而開(kāi)啟。

在半導(dǎo)體芯片正常運(yùn)作之下，信號(hào)sa及sb分別開(kāi)啟傳輸門(mén)的晶體管p-sw及n-sw，使驅(qū)動(dòng)電流通過(guò)傳輸門(mén)。在組件級(jí)(component-level)靜電放電測(cè)試之下，半導(dǎo)體芯片處于電源關(guān)閉的狀態(tài)，因此信號(hào)sa及sb為浮動(dòng)狀態(tài)，造成傳輸門(mén)的晶體管p-sw及n-sw可能開(kāi)啟或關(guān)閉。由于輸出路徑上不存在任何限流電阻，若晶體管p-sw及n-sw中任一晶體管在靜電放電測(cè)試過(guò)程中開(kāi)啟時(shí)，靜電放電電流容易通過(guò)傳輸門(mén)而進(jìn)入輸出緩沖器的內(nèi)部電路，造成輸出緩沖器中的電路組件或半導(dǎo)體芯片的其它內(nèi)部電路組件損壞，進(jìn)而使半導(dǎo)體芯片無(wú)法通過(guò)靜電放電測(cè)試。為避免此問(wèn)題，可在輸出電路80中設(shè)置上拉電路802及下拉電路804，分別耦接于p型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管p-sw及n型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管n-sw的柵極端。當(dāng)半導(dǎo)體芯片處于電源關(guān)閉的狀態(tài)時(shí)，上拉電路802及下拉電路804可確保晶體管p-sw及n-sw關(guān)閉。如此一來(lái)，當(dāng)輸出電路進(jìn)行組件級(jí)靜電放電測(cè)試時(shí)，靜電放電電流將不會(huì)通過(guò)傳輸門(mén)的通道，而多數(shù)靜電放電電流將被傳導(dǎo)至靜電放電保護(hù)單元(未繪示在圖8)，僅有少數(shù)電流被傳導(dǎo)至晶體管p-sw及n-sw的p-n接面，其中，限流電阻r_clp及r_cln可保護(hù)p-n接面，以避免p-n接面接收大量靜電放電電流而燒毀或損壞。

請(qǐng)參考圖9，圖9為本發(fā)明實(shí)施例一輸出電路90的示意圖。與圖8相似，圖9示出了用于輸出電路結(jié)構(gòu)的上拉及下拉機(jī)制，其中，輸出緩沖器102直接連接至輸出墊片106而未通過(guò)開(kāi)關(guān)器(即傳輸門(mén))，如圖7a及7b中輸出電路70的結(jié)構(gòu)。在圖9中，電路組件都相似于輸出電路70，因此以相同符號(hào)表示。一上拉電路902耦接于p型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管p1的柵極端，可用來(lái)控制p型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管p1的柵極端的電壓電平，以在包含輸出電路90的半導(dǎo)體芯片處于電源關(guān)閉的狀態(tài)下，避免p型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管p1因施加于輸出墊片106的正極性靜電放電而開(kāi)啟。一下拉電路904耦接于n型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管n1的柵極端，可用來(lái)控制n型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管n1的柵極端的電壓電平，以在半導(dǎo)體芯片處于電源關(guān)閉的狀態(tài)下，避免n型金氧半場(chǎng)效應(yīng)管n1因施加于輸出墊片106的負(fù)極性靜電放電而開(kāi)啟。在輸出電路90進(jìn)行組件級(jí)靜電放電測(cè)試時(shí)，半導(dǎo)體芯片處于電源關(guān)閉的狀態(tài)，此時(shí)上拉電路902及下拉電路904可分別關(guān)閉晶體管p1及n1，以避免靜電放電電流進(jìn)入輸出緩沖器102的內(nèi)部電路，造成輸出緩沖器102中的電路組件或半導(dǎo)體芯片的其它內(nèi)部電路組件損壞。輸出電路90中的上拉電路902及下拉電路904的詳細(xì)運(yùn)作方式與輸出電路80中的上拉電路802及下拉電路804相似，在此不贅述。

綜上所述，本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體芯片的輸出電路。輸出電路具備靜電放電保護(hù)功能，同時(shí)可避免半導(dǎo)體芯片在正常運(yùn)作之下，限流電阻上的損耗產(chǎn)生的熱能造成工作溫度提升。在本發(fā)明的輸出電路中，一晶體管耦接于輸出電路的輸出墊片，限流電阻則耦接于此晶體管的基極端，此晶體管可包含在一輸出開(kāi)關(guān)(例如一傳輸門(mén))或一輸出緩沖器內(nèi)。耦接于基極端的限流電阻可達(dá)到相似于傳統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)中設(shè)置在輸出路徑上的限流電阻的靜電放電保護(hù)能力。由于本發(fā)明的限流電阻耦接于基極端而不位于輸出路徑上，傳送數(shù)據(jù)電壓的驅(qū)動(dòng)電流不會(huì)通過(guò)限流電阻，因此，輸出電路的驅(qū)動(dòng)能力將不受限流電阻的影響而下降，且半導(dǎo)體芯片在正常運(yùn)作時(shí)限流電阻上不存在任何電力損耗，可降低半導(dǎo)體芯片的熱能及工作溫度。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。