(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同じ導電型または接合形式を有し、通電方向が互いに逆向きとなるように第２の主端子同士が接続され且つ第１の主端子が相異なる信号線に接続され、または第１の主端子同士が接続され且つ第２の主端子が相異なる信号線に接続されることによりこれら信号線間に直列に接続された第１および第２のトランジスタと、
前記第１のトランジスタの通電可能方向とは逆方向にのみ通電可能であって、前記第１のトランジスタに対し並列に接続された第１の一方向通電回路と、
前記第２のトランジスタの通電可能方向とは逆方向にのみ通電可能であって、前記第２のトランジスタに対し並列に接続された第２の一方向通電回路と、
前記第１のトランジスタの制御入力端子対である制御端子と第１の主端子との間に接続されたインピーダンス回路からなる第１の制御電圧放電回路と、
前記第１のトランジスタの第２の主端子と制御端子との間に接続された第３のトランジスタおよびこの第３のトランジスタの制御入力端子対である制御端子と第１の主端子との間に接続されたインピーダンス回路からなり、前記第１のトランジスタの第２の主端子と制御端子との間の電圧変化率が、前記第２の一方向通電回路の通電可能方向において前記信号線間に与えられる信号が有する最大の電圧変化率よりも大きく且つ静電気による電圧変化率よりも小さく設定された第１の基準値を超えた場合に通電状態となる第１の制御電圧供給回路と、
前記第２のトランジスタの制御入力端子対である制御端子と第１の主端子との間に接続されたインピーダンス回路からなる第２の制御電圧放電回路と、
前記第２のトランジスタの第２の主端子と制御端子との間に接続された第４のトランジスタおよびこの第４のトランジスタの制御入力端子対である制御端子と第１の主端子との間に接続されたインピーダンス回路からなり、前記第２のトランジスタの第２の主端子と制御端子との間の電圧変化率が、前記第１の一方向通電回路の通電可能方向において前記信号線間に与えられる信号が有する最大の電圧変化率よりも大きく且つ静電気による電圧変化率よりも小さく設定された第２の基準値を超えた場合に通電状態となる第２の制御電圧供給回路とから構成されていることを特徴とする静電気保護回路。
【請求項２】
前記第１の制御電圧供給回路は、前記第１のトランジスタの第２の主端子と制御端子との間に接続され、この間の電圧が、前記第２の一方向通電回路の通電可能方向において前記信号線間に与えられる信号電圧の最大レベルに対応して設定された第１の基準電圧を超えた場合に通電状態となる制御電圧供給回路をさらに備え、
前記第２の制御電圧供給回路は、前記第２のトランジスタの第２の主端子と制御端子との間に接続され、この間の電圧が、前記第１の一方向通電回路の通電可能方向において前記信号線間に与えられる信号電圧の最大レベルに対応して設定された第２の基準電圧を超えた場合に通電状態となる制御電圧供給回路をさらに備えていることを特徴とする請求項１記載の静電気保護回路。
【請求項３】
前記第３および第４トランジスタに接続されたインピーダンス回路のインピーダンスは、それぞれ前記信号線間に与えられる通常の信号電圧によって前記第３および第４のトランジスタがオフ状態を維持するのに十分な低い値に設定されていることを特徴とする請求項１または２記載の静電気保護回路。
【請求項４】
前記第１および第２の制御電圧放電回路のインピーダンスは、それぞれ前記信号線間に与えられる通常の信号電圧によって前記第１および第２のトランジスタがオフ状態を維持するのに十分な低い値に設定されていることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の静電気保護回路。
【請求項５】
前記インピーダンス回路は抵抗であることを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載の静電気保護回路。
【請求項６】
前記第１および第２の一方向通電回路は、前記第１および第２のトランジスタに寄生して形成されたダイオードまたは別素子として形成されたダイオードであることを特徴とする請求項１ないし５の何れかに記載の静電気保護回路。
【請求項７】
前記第１および第２の制御電圧放電回路において、インピーダンス回路と並列にクランプ回路が接続されていることを特徴とする請求項１ないし６の何れかに記載の静電気保護回路。
【請求項８】
前記第１および第２のトランジスタは、ＭＯＳトランジスタまたはバイポーラトランジスタであることを特徴とする請求項１ないし７の何れかに記載の静電気保護回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、侵入した静電気をトランジスタを介して逃すように構成された静電気保護回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の静電気保護回路として、例えば以下の（１）〜（３）に示すものが知られている。
（１）トランジスタのブレークダウンを利用するもの
この静電気保護回路は、例えば特開平９−１６７８０２号公報において従来技術として開示されている。すなわち、図８に示すように被保護回路１に接続された信号線２と電源線３との間にＭＯＳトランジスタ４のドレイン・ソース間が接続され、そのゲート・ソース間が短絡された構成となっている。信号線２に正の静電気が印加されると、その電圧によりＭＯＳトランジスタ４のドレイン・ソース間がブレークダウンし、信号線２から電源線３に静電気によるサージ電流が流れる。信号線２に負の静電気が印加されると、その電圧により寄生ダイオード４ａがオンとなり、電源線３から信号線２にサージ電流が流れる。
【０００３】
（２）ダイオードを利用するもの
この静電気保護回路は、例えば特開平１０−２２４６１号公報や特開平１１−１７１２１号公報において従来技術として開示されているものおよびそれに類似するものである。例えば、図９に示すように信号線２と電源線３との間および電源線５と信号線２との間にそれぞれＭＯＳトランジスタ４および６のドレイン・ソース間が接続され、これらＭＯＳトランジスタ４および６の各ゲート・ソース間が短絡された構成となっている。ＭＯＳトランジスタ４および６のドレイン・ソース間にはそれぞれ寄生ダイオード４ａおよび６ａが形成されている。信号線２に電源電圧を超える正の静電気が印加されると、その電圧により寄生ダイオード６ａがオンとなり、信号線２から電源線５にサージ電流が流れる。また、信号線２に負の静電気が印加されると、その電圧により寄生ダイオード４ａがオンとなり、電源線３から信号線２にサージ電流が流れる。
【０００４】
（３）サイリスタ構成を利用するもの
この静電気保護回路は、例えば特開平１０−１３４９８８号公報や特開平１１−２５１５７４号公報に開示されているものおよびそれに類似するものである。例えば、図１０に示すように信号線２と電源線３との間にトランジスタ７、８がサイリスタ構成となるように接続され、トリガ手段としてツェナーダイオード９ａ〜９ｄが接続されている。信号線２にツェナー電圧を超える正の静電気が印加されるとトランジスタ７、８がトリガされ、信号線２から電源線３に静電気によるサージ電流が流れる。信号線２に負の静電気が印加されると、その電圧により抵抗１０、トランジスタ７のコレクタ・ベース間（またはトランジスタ８のベース・コレクタ間）および抵抗１１を介して、電源線３から信号線２にサージ電流が流れる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した（１）〜（３）の静電気保護回路において、信号線２に負の静電気が印加されると、その電圧が−ＶＦ（ＶＦはｐｎ接合の順方向電圧：約０．７Ｖ）にまで低下した時点でダイオード４ａまたはトランジスタ７、８を介して電源線３から信号線２への通電経路が形成される。これにより、負の静電気の侵入に対して信号線２の電圧が保護電圧−ＶＦよりも低下することが防止され、静電気に対する保護の観点のみからすればその機能が果たされている。
【０００６】
ここで、被保護回路１自体の有する負の耐圧が−ＶＦ程度しかない場合には、上記静電気保護回路が必要となることは勿論である。しかしながら、被保護回路１自体の有する耐圧が−ＶＦよりも（負方向に）高い場合には、−ＶＦ（−０．７Ｖ）という低い電圧で電源線３から信号線２への通電経路が形成されてしまうことが好ましくない場合がある。
【０００７】
例えば、自動車の車内において離れて設置されたドライバ回路とレシーバ回路との間で通信を行う図１１に示す構成においては、レシーバ回路１３が誤ったデータを受信する虞が生じる。すなわち、通常動作においては、ドライバ回路１２のトランジスタ１４がオン／オフすると、信号線２と電源線３とを介してレシーバ回路１３のトランジスタ１５にベース電流が供給／遮断され、レシーバ回路１３はそのトランジスタ１５のオン／オフ状態によりデータを受信する。
【０００８】
しかし、コモンモードノイズなどによりドライバ回路１２とレシーバ回路１３との電位差が−ＶＦを超えると、図８ないし図１０に示す何れかの静電気保護回路１６において電源線３から信号線２への通電経路が形成され、電源線３、静電気保護回路１６、信号線２、トランジスタ１５からなる閉回路に電流が流れる。この回り込みによる電流はトランジスタ１５のベース電流となるため、本来オフすべき状態にあるトランジスタ１５が誤ってオンする場合が生じる。
ここでは負の保護電圧について説明したが、上述の（２）に示す静電気保護回路の場合には、正の保護電圧についても同様の問題が生じる虞がある。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、被保護回路の耐圧との協調を図りつつ正負両方向の保護電圧を任意に設定可能な静電気保護回路を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載した手段によれば、信号線間において、第２の一方向通電回路と第１のトランジスタとを介した通電経路（以下、第１の通電経路と称す）と、第１の一方向通電回路と第２のトランジスタとを介した通電経路（以下、第２の通電経路と称す）とが形成される。これら２つの通電経路は互いに逆向きであり、各通電経路に関する回路動作は対称的となる。
【００１１】
そこで、第１の通電経路について説明すれば、信号線間に第２の一方向通電回路の通電可能方向の電圧が印加された場合、その印加電圧は、第１のトランジスタの第２の主端子（ドレインまたはコレクタに相当）と第１の主端子（ソースまたはエミッタに相当）との間に印加されるとともに、その第２の主端子と制御端子（ゲートまたはベースに相当）との間に接続された第１の制御電圧供給回路に印加される。この時、第２の通電経路は第１の一方向通電回路により遮断された状態となっている。
【００１２】
第１の制御電圧供給回路に印加される電圧の変化率が第１の基準値以下の場合、つまり信号線間に通常の信号電圧が印加されている場合には、第１の制御電圧供給回路は非通電状態となり、第１の制御電圧放電回路によって第１のトランジスタの制御端子の電位は第１の主端子の電位と等しくなる。従って、第１のトランジスタはオフ状態となり、上記第１の通電経路は遮断された状態となる。
【００１３】
これに対し、第１の制御電圧供給回路に印加される電圧の変化率が第１の基準値よりも高い場合、つまり信号線間に通常の信号電圧には含まれない急峻な電圧変化を伴った静電気が印加された場合には、第１の制御電圧供給回路が通電状態となり、この第１の制御電圧供給回路を介して第１のトランジスタの制御端子に電圧が印加される。その結果、第１のトランジスタがオン状態となって第１の通電経路を介して静電気によるサージ電流が流れ、信号線間の急峻な電圧上昇が抑制される。
【００１４】
より具体的には、第１の制御電圧供給回路に印加される電圧が急激に上昇すると、第３のトランジスタの第２の主端子と制御端子との間に寄生して存在する容量成分を介して、その制御端子と第１の主端子との間に接続されたインピーダンス回路に電流が流れる。これにより、第３のトランジスタがオンとなり、第１のトランジスタの制御端子に電圧が印加される。その結果、第１のトランジスタがオン状態となって第１の通電経路を介して静電気によるサージ電流が流れ、信号線間の急峻な電圧上昇が抑制される。第４のトランジスタの動作もこれと同様となる。本手段は、第３および第４のトランジスタと、そこに寄生して形成される容量成分とを利用した回路であるため、ＩＣ化に適しており且つＩＣ化した場合におけるチップ占有面積も小さくて済む。
【００１５】
この静電気保護回路は、２本の各信号線から見て対称構造となっており、第１および第２の基準値をそれぞれ信号線間に与えられる信号が有する最大の電圧変化率よりも大きく且つ静電気による電圧変化率よりも小さく設定することにより、被保護回路の耐圧との協調を図りつつ電圧変化率について通常の信号電圧と静電気の電圧との区別化を図れば、被保護回路に誤動作を生じさせないような好ましい静電気保護動作が可能となる。また、本静電気保護回路は信号線間の電圧変化に応答して動作するため、動作遅れのない確実な保護動作が可能となる。
【００１６】
請求項２に記載した手段によれば、上述した作用に加え、第１の制御電圧供給回路に印加される電圧が第１の基準電圧よりも高い場合、つまり信号線間の電圧が保護電圧を超える場合には、第１の制御電圧供給回路が通電状態となり、この第１の制御電圧供給回路を介して第１のトランジスタの制御端子に電圧が印加される。その結果、第１のトランジスタがオン状態となって第１の通電経路を介して静電気によるサージ電流が流れ、信号線間の電圧上昇が抑制される。従って、本手段によれば、静電気の電圧の大きさと変化率との両条件によって、動作遅れのない確実な保護が可能となる。
【００２２】
請求項３に記載した手段によれば、信号線間に与えられる通常の信号電圧の変化により、第３のトランジスタの第２の主端子と制御端子との間に寄生して存在する容量成分を介してインピーダンス回路に電流が流れる場合であっても、第３のトランジスタがオフ状態を維持する。第４のトランジスタについても同様の動作となる。従って、静電気保護回路は、信号線間に静電気（一般に急峻な電圧変化を有する）が侵入した時だけ保護動作に移行し、確実且つ誤動作のない保護動作が可能となる。
【００２３】
請求項４に記載した手段によれば、信号線間に与えられる通常の信号電圧の変化により、第１のトランジスタの第２の主端子と制御端子との間に寄生して存在する容量成分を介して第１の制御電圧放電回路のインピーダンス回路に電流が流れる場合であっても、第１のトランジスタがオフ状態を維持する。第２のトランジスタについても同様の動作となる。従って、静電気保護回路は、信号線間に静電気が侵入した時だけ保護動作に移行し、確実且つ誤動作のない保護動作が可能となる。
【００２４】
請求項５に記載した手段によれば、インピーダンス回路は抵抗により構成され、請求項６に記載した手段によれば、第１および第２の一方向通電回路は第１および第２のトランジスタに寄生して形成されたダイオードまたは別素子として形成されたダイオードにより構成されるので、回路構成が極力簡単化される。
【００２５】
請求項７に記載した手段によれば、第１および第２の制御電圧放電回路において、インピーダンス回路と並列にクランプ回路が接続されているので、第１または第２の制御電圧供給回路がオンした場合に、第１または第２のトランジスタの制御端子と第１の主端子との間に過大な電圧が印加されることを防止することができる。
【００２６】
請求項８に記載した手段のとおり、本発明の静電気保護回路においては、第１および第２のトランジスタは、ＭＯＳトランジスタまたはバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴも含む）の何れであっても構成可能である。
【００２７】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
後述する本発明に係る第３の実施形態のうちの一部の構成を抜き出した第１の実施形態について、静電気保護回路の電気的構成を示す図１を参照しながら説明する。
この図１において、車載機器の制御装置に用いられるＩＣ２１内には、静電気保護回路２２と被保護回路２３とが形成されている。ＩＣ２１の端子２４、２５はそれぞれ信号線２６、２７を介して被保護回路２３に接続されており、これら端子２４、２５には当該ＩＣ２１の外部から所定の電圧レベルを有する制御信号が入力されるようになっている。信号線２７はグランド線であって、図示しない電源端子を介して車載バッテリの負側端子に接続されている。
【００２８】
信号線２６と２７との間には、以下の構成を有する静電気保護回路２２が接続されている。すなわち、信号線２６と２７との間には、同じ導電型（ここではＮチャネル型）のＭＯＳトランジスタ２８と２９とが、その通電方向が互いに逆向きとなるように直列に接続されている。つまり、ＭＯＳトランジスタ２８と２９のドレイン同士がノードｎ１において接続され、ＭＯＳトランジスタ２８、２９の各ソースがそれぞれ信号線２６、２７に接続されている。ＭＯＳトランジスタ２８、２９のドレイン・ソース間には、それぞれドレイン側をカソードとする寄生のダイオード２８ａ、２９ａが形成されている。
【００２９】
ここで、ＭＯＳトランジスタ２８、２９が本発明でいう第２、第１のトランジスタに相当し、ダイオード２８ａ、２９ａが第２、第１の一方向通電回路に相当する。また、ＭＯＳトランジスタ２８、２９のソース、ドレイン、ゲートの各端子が、それぞれ第１の主端子、第２の主端子、制御端子に相当する。
【００３０】
ＭＯＳトランジスタ２８のゲート・ソース間には抵抗３０（第２の制御電圧放電回路、インピーダンス回路に相当）が接続され、ＭＯＳトランジスタ２９のゲート・ソース間には抵抗３１（第１の制御電圧放電回路、インピーダンス回路に相当）が接続されている。また、ＭＯＳトランジスタ２８のドレイン・ゲート間には図示極性のダイオード３２、ツェナーダイオード３３、３４および抵抗３５からなる定電圧回路３６（第２の制御電圧供給回路に相当）が接続され、ＭＯＳトランジスタ２９のドレイン・ゲート間には、図示極性のダイオード３７、ツェナーダイオード３８、３９および抵抗４０からなる定電圧回路４１（第１の制御電圧供給回路に相当）が接続されている。このように、静電気保護回路２２は、信号線２６、２７に対し対称的な構成となっている。
【００３１】
次に、静電気保護回路２２の動作について説明する。
静電気保護回路２２には、信号線２６と２７との間の電圧（以下、入力電圧Ｖinと称す）に応じて、信号線２６からダイオード２８ａ、ＭＯＳトランジスタ２９を介して信号線２７に至る第１の通電経路と、信号線２７からダイオード２９ａ、ＭＯＳトランジスタ２８を介して信号線２６に至る第２の通電経路とが形成されるようになっている。ＭＯＳトランジスタ２８、２９は、その通電方向が互いに逆向きとなるように直列に接続されているので、ＭＯＳトランジスタ２８と２９とを介する通電経路やダイオード２８ａと２９ａとを介する通電経路は形成されない。
【００３２】
ＩＣ２１に静電気の侵入がなく端子２４と２５との間に制御信号のみが入力されている場合には、上記第１および第２の通電経路はともに遮断状態となっており、静電気保護回路２２は信号線２６、２７間から電気的に切り離された状態となっている。従って、制御信号である入力電圧Ｖinは、静電気保護回路２２が接続されていることによる影響を受けることなく、そのまま被保護回路２３に入力される。
【００３３】
これに対し、ＩＣ２１に静電気が侵入した場合には、上記第１および第２の通電経路の何れかが通電状態となる。そこで、正の静電気が侵入し、入力電圧Ｖinが制御信号の有する所定の電圧レベルを超えて上昇した場合における静電気保護回路２２の動作について具体的に説明する。なお、以下の説明においてＶＦはダイオードの順方向電圧を意味する。
【００３４】
入力電圧Ｖinが正極性の場合、ダイオード２８ａが順バイアスされるのでオンとなり、（Ｖin−ＶＦ）の電圧がＭＯＳトランジスタ２９のドレイン・ソース間と定電圧回路４１とにそれぞれ印加される。定電圧回路４１は、ツェナーダイオード３８、３９のツェナー電圧を共にＶz1とすれば、（２・Ｖz1＋ＶＦ）により定まる基準電圧Ｖr1（第１の基準電圧に相当）を超える電圧が印加された場合に通電状態となって定電圧動作を行う。
【００３５】
静電気の侵入により入力電圧Ｖinが上記基準電圧Ｖr1を超えると、定電圧回路４１が通電状態となり、抵抗３１に電圧降下が発生する。そして、抵抗３１の両端電圧がＭＯＳトランジスタ２９のしきい値電圧ＶTHを超えるとＭＯＳトランジスタ２９がオン状態となり、上記第１の通電経路を介して静電気によるサージ電流が流れる。抵抗Ｒ３１、Ｒ４０の抵抗値をそれぞれＲ31、Ｒ40とすれば、ＭＯＳトランジスタ２９がオンとなる入力電圧Ｖinのしきい値電圧Ｖc1（保護電圧）は、次の（１）式で示すようになる。
Ｖc1＝（Ｒ31＋Ｒ40）／Ｒ31・ＶTH＋２・Ｖz1＋２・ＶＦ        …（１）
【００３６】
このしきい値電圧Ｖc1は、制御信号の有する電圧レベルよりも高く設定されるとともに、被保護回路２３の耐圧よりも低く設定されている。また、ＩＣ２１が車載機器の制御装置に用いられる他のＩＣ（図示せず）と接続される場合などにおいては、コモンモードノイズ等により両ＩＣ間に電位差が生じる場合がある。そこで、このような場合には、この電位差により静電気保護回路２２が保護動作に移行しないように、しきい値電圧Ｖc1は制御信号の有する電圧レベルよりもさらに上記電位差以上高く設定されている。
【００３７】
こうしたしきい値電圧Ｖc1（基準電圧Ｖr1）の設定によれば、入力電圧Ｖinとして制御信号のみが入力されている場合には定電圧回路４１は遮断状態となり、抵抗３１の両端電圧（つまりＭＯＳトランジスタ２９のゲート・ソース間電圧）が０となるため、ＭＯＳトランジスタ２９はオフ状態を維持する。また、静電気の侵入により入力電圧Ｖinが上記しきい値電圧Ｖc1を超えると、ＭＯＳトランジスタ２９がオン状態となり、上記第１の通電経路を介して静電気によるサージ電流が流れる。これにより、静電気による入力電圧Ｖinの上昇が抑制される。なお、この場合、ダイオード２９ａと定電圧回路３６のダイオード３２とはともに逆バイアスされているので、ダイオード２９ａとＭＯＳトランジスタ２８とからなる第２の通電経路は遮断状態となっている。
【００３８】
ところで、ＭＯＳトランジスタ２９のドレイン・ゲート間には容量Ｃdgが存在するため、入力電圧の電圧変化率が大きいとこの容量Ｃdgを介して抵抗３１に電流が流れ、ＭＯＳトランジスタ２９がオンする事態が生ずる虞がある。この電流ｉｃは、（Ｖin−ＶＦ）をＶdgと置き換えればＣdg・ｄＶdg／ｄｔであって、ＭＯＳトランジスタ２９はｉｃ・Ｒ31≧ＶTHの条件の下でオンとなる。従って、抵抗３１の抵抗値Ｒ31は、制御信号の有する正方向の最大の電圧変化率をΔＶin／Δｔとして、次の（２）式の条件を満足するように定められている。
Ｃdg・ΔＶin／Δｔ・Ｒ31＜ＶTH                              …（２）
【００３９】
一方、ＩＣ２１に負の静電気が侵入し入力電圧Ｖinが負の電圧となった場合には、上述した動作と同様にして上記第２の通電経路が通電状態となり、信号線２７から２６へとサージ電流が流れて負方向への入力電圧Ｖinの上昇が抑制される。この場合、定電圧回路３６の基準電圧Ｖr2（第２の基準電圧に相当）は、ツェナーダイオード３３、３４のツェナー電圧を共にＶz2とすれば−（２・Ｖz2＋ＶＦ）により定まる。また、抵抗Ｒ３０、Ｒ３５の抵抗値をそれぞれＲ30、Ｒ35とすれば、ＭＯＳトランジスタ２８がオンとなる入力電圧Ｖinのしきい値電圧Ｖc2（保護電圧）は、次の（３）式で示すようになる。
Ｖc2＝−（（Ｒ30＋Ｒ35）／Ｒ30・ＶTH＋２・Ｖz2＋２・ＶＦ）  …（３）
【００４０】
このしきい値電圧Ｖc2は、絶対値において被保護回路２３の耐圧よりも低く設定されている。また、ＩＣ２１が上述した他のＩＣと接続される場合などにおいては、コモンモードノイズ等により両ＩＣ間に生じる電位差よりも（絶対値において）高く設定されている。
【００４１】
なお、抵抗３０の抵抗値Ｒ30は、制御信号の有する負方向の最大の電圧変化率の絶対値をΔＶin／Δｔとして、次の（４）式の条件を満足するように定められている。
Ｃdg・ΔＶin／Δｔ・Ｒ30＜ＶTH                              …（４）
【００４２】
以上説明したように、本実施形態の静電気保護回路２２は、２本の信号線２６、２７から見て対称的な構成となっており、定電圧回路４１、３６の各基準電圧Ｖr1、Ｖr2をそれぞれ任意の電圧値に定めることにより、信号線２６と２７との間に侵入する正、負の静電気に対し、それぞれ任意の保護電圧（しきい値電圧Ｖc1、Ｖc2）を設定することが可能となる。従って、当該静電気保護回路２２によれば、正負それぞれの電圧に対し、被保護回路２３の耐圧との協調を図りつつ被保護回路２３に誤動作を生じさせないような好ましい保護電圧を設定することができる。これにより、例えば信号線２６と２７との間にコモンモードノイズ等による電位差が生じる場合であっても、その電位差の発生によって上記第１または第２の通電経路が通電状態となることを防止できる。
【００４３】
（第２の実施形態）
次に、本発明である第２の実施形態について、静電気保護回路の電気的構成を示す図２を参照しながら説明する。
この図２において、ＩＣ４２内の信号線２６と２７との間には静電気保護回路４３が形成されている。ここで、ＭＯＳトランジスタ２８、２９および抵抗３０、３１については、上述した静電気保護回路２２と同じ構成となっている。
【００４４】
ＭＯＳトランジスタ２８のドレイン・ゲート間には、図示極性のダイオード４４とＮＰＮ形トランジスタ４５（第４のトランジスタに相当）のコレクタ・エミッタ間とが直列に接続されており、そのトランジスタ４５のベース・エミッタ間には抵抗４６（インピーダンス回路に相当）が接続されている。トランジスタ４５のコレクタ・ベース間には、寄生のコンデンサ４５ａ（破線で示す）が形成されている。これらダイオード４４、トランジスタ４５および抵抗４６から構成される高速パルス通過回路４７は、本発明でいう第２の制御電圧供給回路に相当する。
【００４５】
同様に、ＭＯＳトランジスタ２９のドレイン・ゲート間には、図示極性のダイオード４８とＮＰＮ形トランジスタ４９（第３のトランジスタに相当）のコレクタ・エミッタ間とが直列に接続されており、そのトランジスタ４９のベース・エミッタ間には抵抗５０（インピーダンス回路に相当）が接続されている。トランジスタ４９のコレクタ・ベース間には、寄生のコンデンサ４９ａが形成されている。これらダイオード４８、トランジスタ４９および抵抗５０から構成される高速パルス通過回路５１は、本発明でいう第１の制御電圧供給回路に相当する。
【００４６】
次に、静電気保護回路４３の動作について説明する。
ＩＣ４２に正の静電気が侵入し入力電圧Ｖinが正方向に急激に上昇すると、電源線２６からダイオード２８ａ、ダイオード４８、寄生のコンデンサ４９ａ、抵抗５０を介して電流ｉｄが流れる。この電流ｉｄは入力電圧Ｖinの変化率が高いほど大きくなり、この電流ｉｄと抵抗５０の抵抗値Ｒ50との積がＶＦに達するとトランジスタ４９がオンとなる。その結果、ＭＯＳトランジスタ２９のゲートには高速パルス通過回路５１を介して電圧が印加され、そのゲート電圧がしきい値電圧ＶTHを超えるとＭＯＳトランジスタ２９がオン状態となる。ＭＯＳトランジスタ２９がオンすると、上記第１の通電経路を介して静電気によるサージ電流が流れ、静電気による入力電圧Ｖinの上昇が抑制される。
【００４７】
一般に、静電気による電圧は、通常の制御信号の電圧に比べて急峻な変化特性を有している。従って、制御信号の有する最大の電圧変化率よりも大きく且つ静電気による電圧変化率よりも小さい基準値（第１の基準値に相当）においてトランジスタ４９がオン状態となるように、抵抗値Ｒ50が決定されている。
【００４８】
一方、ＩＣ４２に負の静電気が侵入し入力電圧Ｖinが負方向に急激に低下する場合にも同様の動作となり、ＭＯＳトランジスタ２８がオンすると上記第２の通電経路を介して静電気によるサージ電流が流れ、静電気による入力電圧Ｖinの低下が抑制される。また、絶対値において、制御信号の有する最大の電圧変化率よりも大きく且つ静電気による電圧変化率よりも小さい基準値（第２の基準値に相当）においてトランジスタ４５がオン状態となるように、抵抗４６の抵抗値Ｒ46が決定されている。
【００４９】
以上説明したように、本実施形態の静電気保護回路４３は、２本の信号線２６、２７から見て対称的な構成となっており、高速パルス通過回路５１、４７の基準値をそれぞれ任意の値に定めることにより、信号線２６と２７との間に侵入する正方向または負方向の静電気の電圧変化率についてそれぞれ任意の保護レベルを設定することが可能となる。従って、当該静電気保護回路４３によれば、被保護回路２３の耐圧との協調を図りつつ、電圧変化率について通常の信号電圧と静電気の電圧との区別化を図ることができ、被保護回路２３に誤動作を生じさせないような好ましい静電気保護動作が可能となる。また、静電気保護回路４３は信号線２６と２７との間の電圧変化に応答して動作するため、動作遅れのない確実な保護動作が可能となる。
【００５０】
（第３の実施形態）
次に、本発明である第３の実施形態について、静電気保護回路の電気的構成を示す図３を参照しながら説明する。
この図３において、ＩＣ５２内の信号線２６と２７との間には、上述した静電気保護回路２２（図１参照）と静電気保護回路４３（図２参照）とを組み合わせた回路構成を有する静電気保護回路５３が形成されている。また、抵抗３０、３１には、それぞれ並列にツェナーダイオード５４、５５（クランプ回路に相当）が接続されている。
【００５１】
ここで、抵抗３０とツェナーダイオード５４とからなる放電回路５６、抵抗３１とツェナーダイオード５５とからなる放電回路５７が、それぞれ第２、第１の制御電圧放電回路に相当する。また、定電圧回路３６と高速パルス通過回路４７との並列回路からなる供給回路５８、定電圧回路４１と高速パルス通過回路５１との並列回路からなる供給回路５９が、それぞれ第２、第１の制御電圧供給回路に相当する。
【００５２】
この静電気保護回路５３によれば、入力電圧Ｖinの絶対値がしきい値電圧Ｖc1またはＶc2よりも高い場合、または入力電圧Ｖinの電圧変化率の絶対値が所定の基準値よりも大きい場合において、ＭＯＳトランジスタ２９または２８がオン状態となり、上記第１または第２の通電経路を介して静電気によるサージ電流が流れる。従って、本実施形態によれば、第１および第２の実施形態で述べた各効果が得られる。また、ツェナーダイオード５４、５５が付加されているので、ＭＯＳトランジスタ２８、２９のゲート・ソース間に過大な電圧が印加されることを防止でき、静電気の侵入からＭＯＳトランジスタ２８、２９を確実に保護することができる。
【００５３】
（第４の実施形態）
次に、本発明である第４の実施形態について、静電気保護回路の電気的構成を示す図４を参照しながら説明する。この図４において、静電気保護回路５３を示す図３と同一構成部分には同一符号が付されている。
【００５４】
ＩＣ６０内の信号線２６と２７との間には、ＭＯＳトランジスタ２９と２８とが、その通電方向が互いに逆向きとなるように直列に接続されている。ただし、静電気保護回路５３とは異なり、ＭＯＳトランジスタ２９、２８のソース同士がノードｎ１において接続され、ＭＯＳトランジスタ２９、２８の各ドレインがそれぞれ信号線２６、２７に接続されている。ＭＯＳトランジスタ２９のゲート・ソース間には放電回路５７が接続され、ＭＯＳトランジスタ２９のドレイン・ゲート間には供給回路５９が接続されている。また、ＭＯＳトランジスタ２８のゲート・ソース間には放電回路５６が接続され、ＭＯＳトランジスタ２８のドレイン・ゲート間には供給回路５８が接続されている。
【００５５】
この静電気保護回路６１には、信号線２６と２７との間の電圧（入力電圧Ｖin）に応じて、信号線２６からＭＯＳトランジスタ２９、ダイオード２８ａを介して信号線２７に至る第１の通電経路と、信号線２７からＭＯＳトランジスタ２８、ダイオード２９ａを介して信号線２６に至る第２の通電経路とが形成されるようになっている。そして、ＩＣ６０に正の静電気が侵入し入力電圧Ｖinが上昇した場合には、入力電圧Ｖinがしきい値電圧Ｖc1よりも高い場合または入力電圧Ｖinの電圧変化率が所定の基準値よりも大きい場合において、ＭＯＳトランジスタ２９がオン状態となり、上記第１の通電経路を介して静電気によるサージ電流が流れる。一方、ＩＣ６０に負の静電気が侵入し入力電圧Ｖinが低下した場合も、同様の電圧条件により上記第２の通電経路を介してサージ電流が流れる。このように、静電気保護回路６１は静電気保護回路５３と同様な動作を行うため、本実施形態によっても第３の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５６】
（第５の実施形態）
次に、通信ドライバ回路を備えたＩＣに対し第４の実施形態で説明した静電気保護回路６１を適用した第５の実施形態について図５を参照しながら説明する。この図５に示すＩＣ６２は、例えば車内ＬＡＮにおいて用いられるもので、その出力端子６３、６４が通信線を介して通信レシーバ回路を備えた他のＩＣ（図示せず）の入力端子に接続されている。また、ＩＣ６２の電源端子６５、６６は、それぞれ車載バッテリ（図示せず）の正側端子、負側端子に接続されている。
【００５７】
ＩＣ６２内には被保護回路となる通信ドライバ回路６７が形成されており、その出力ノードｎ２、ｎ３がそれぞれ信号線６８、６９を介して上記出力端子６３、６４に接続されている。この通信ドライバ回路６７は、電源端子６５、６６に接続された電源線７０、７１から電源供給を受けるようになっている。そして、信号線６８と電源線７１との間、信号線６９と電源線７１との間には、それぞれ静電気保護回路６１が接続されている。
【００５８】
通信ドライバ回路６７において、電源線７０と７１との間には、Ｐチャネル型のＭＯＳトランジスタ７２、ダイオード７３、抵抗７４、７５、７６、７７、ダイオード７８およびＮチャネル型のＭＯＳトランジスタ７９が直列に接続されている。ＭＯＳトランジスタ７２、７９のドレイン・ソース間には、それぞれ寄生のダイオード７２ａ、７９ａが形成されている。ゲート制御回路８０は、通信データに応じてＭＯＳトランジスタ７２、７９を同時にオンまたは同時にオフさせるための駆動制御回路であり、基準電源回路８１と電圧フォロアを構成するオペアンプ８２とは、抵抗７５と７６との共通接続点ｎ４を一定の電圧Ｖａに保持するためのものである。
【００５９】
この通信ドライバ回路６７は、ＭＯＳトランジスタ７２、７９のオンにより信号線６８と６９との間（出力端子６３と６４との間）に所定の電圧を出力する。この場合、信号線６８、６９自体の電圧は、上記電圧Ｖａに対して対称的に変化する。また、通信ドライバ回路６７は、ＭＯＳトランジスタ７２、７９のオフにより信号線６８と６９との間（出力端子６３と６４との間）の電圧を０とする。この場合、信号線６８、６９自体の電圧は上記電圧Ｖａとなる。
【００６０】
車内ＬＡＮを構成する通信線は車内に配設されているので、この通信線には静電気が侵入し易く、その静電気は端子６３、６４からＩＣ６２に侵入し、通信ドライバ回路６７に印加される虞がある。しかしながら、本実施形態のＩＣ６２には信号線６８と電源線７１との間および信号線６９と電源線７１との間に静電気保護回路６１が接続されているので、たとえＩＣ６２に静電気が侵入しても、その静電気は信号線６８、６９から静電気保護回路６１を介して電源線７１に逃れる。また、静電気保護回路６１は、電圧変化に応答して高速に保護動作に移行することができるので、急峻な電圧変化を有する静電気の侵入に対しても確実な保護が可能となる。
【００６１】
さらに、静電気保護回路６１の保護電圧を任意に設定可能であるため、当該ＩＣ６２と通信レシーバ回路を備えた他のＩＣとの間に電位差が生じる場合であっても、その電位差によっては静電気保護回路６１が保護動作に移行しないような設定とすることができる。これにより、静電気の侵入がない場合における通信エラーの発生を極力防止することができる。
【００６２】
（第６の実施形態）
次に、上述した本発明に係る第３の実施形態のうちの一部の構成を抜き出して変形を加えた第６の実施形態について、静電気保護回路の電気的構成を示す図６を参照しながら説明する。
この図６において、ＩＣ８３に形成される静電気保護回路８４は、Ｐチャネル型のＭＯＳトランジスタ８５、８６（第１、第２のトランジスタに相当）を用いて構成される点において、第１の実施形態で説明した静電気保護回路２２と異なっている。ＭＯＳトランジスタ８５、８６には、寄生のダイオード８５ａ、８６ａ（第１、第２の一方向通電回路に相当）が形成されている。
【００６３】
ＭＯＳトランジスタ８５のゲート・ソース間には抵抗８７（第１の制御電圧放電回路、インピーダンス回路に相当）が接続され、ＭＯＳトランジスタ８６のゲート・ソース間には抵抗８８（第２の制御電圧放電回路、インピーダンス回路に相当）が接続されている。また、ＭＯＳトランジスタ８５のドレイン・ゲート間には図示極性のダイオード８９、ツェナーダイオード９０、９１および抵抗９２からなる定電圧回路９３（第１の制御電圧供給回路に相当）が接続され、ＭＯＳトランジスタ８６のドレイン・ゲート間には、図示極性のダイオード９４、ツェナーダイオード９５、９６および抵抗９７からなる定電圧回路９８（第２の制御電圧供給回路に相当）が接続されている。ここで、しきい値電圧Ｖc1、Ｖc2は、それぞれ定電圧回路９３、９８の構成に基づいて定まる。
【００６４】
ＩＣ８３に正の静電気が侵入し入力電圧Ｖinがしきい値電圧Ｖc1を超えて上昇した場合には、ＭＯＳトランジスタ８５がオン状態となり、当該ＭＯＳトランジスタ８５とダイオード８６ａとを介してサージ電流が流れる。また、ＩＣ８３に負の静電気が侵入し入力電圧Ｖinがしきい値電圧Ｖc2を超えて低下した場合には、ＭＯＳトランジスタ８６がオン状態となり、当該ＭＯＳトランジスタ８６とダイオード８５ａとを介してサージ電流が流れる。従って、本実施形態によっても第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６５】
（第７の実施形態）
次に、本発明である第７の実施形態について、静電気保護回路の電気的構成を示す図７を参照しながら説明する。
この図７において、ＩＣ９９に形成される静電気保護回路１００は、Ｐチャネル型のＭＯＳトランジスタ８５、８６を用いて構成される点において、第２の実施形態で説明した静電気保護回路４３と異なっている。
【００６６】
すなわち、ＭＯＳトランジスタ８５のドレイン・ゲート間には、図示極性のダイオード１０１とＰＮＰ形トランジスタ１０２（第３のトランジスタに相当）のコレクタ・エミッタ間とが直列に接続されており、そのトランジスタ１０２のベース・エミッタ間には抵抗１０３（インピーダンス回路に相当）が接続されている。トランジスタ１０２のコレクタ・ベース間には、寄生のコンデンサ１０２ａ（破線で示す）が形成されている。これらダイオード１０１、トランジスタ１０２および抵抗１０３から構成される高速パルス通過回路１０４は、本発明でいう第１の制御電圧供給回路に相当する。
【００６７】
同様に、ＭＯＳトランジスタ８６のドレイン・ゲート間には、図示極性のダイオード１０５とＰＮＰ形トランジスタ１０６（第４のトランジスタに相当）のコレクタ・エミッタ間とが直列に接続されており、そのトランジスタ１０６のベース・エミッタ間には抵抗１０７（インピーダンス回路に相当）が接続されている。トランジスタ１０６のコレクタ・ベース間には、寄生のコンデンサ１０６ａが形成されている。これらダイオード１０５、トランジスタ１０６および抵抗１０７から構成される高速パルス通過回路１０８は、本発明でいう第２の制御電圧供給回路に相当する。
【００６８】
ＩＣ９９に正の静電気が侵入し入力電圧Ｖinが正方向に急激に上昇すると、その変化率が所定の基準値を超えた時点でＭＯＳトランジスタ８５がオン状態となり、当該ＭＯＳトランジスタ８５とダイオード８６ａとを介してサージ電流が流れる。また、ＩＣ９９に負の静電気が侵入し入力電圧Ｖinが負方向に急激に低下すると、その変化率が所定の基準値を超えた時点でＭＯＳトランジスタ８６がオン状態となり、当該ＭＯＳトランジスタ８６とダイオード８５ａとを介してサージ電流が流れる。従って、本実施形態によっても第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６９】
（その他の実施形態）
なお、本発明は上記し且つ図面に示す各実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のように変形または拡張が可能である。
Ｐチャネル型のＭＯＳトランジスタ８５、８６を使用した静電気保護回路においては、第３の実施形態に示した静電気保護回路５３と同様にして、定電圧回路９３と高速パルス通過回路１０４との並列回路により第１の制御電圧供給回路を構成し、定電圧回路９８と高速パルス通過回路１０８との並列回路により第２の制御電圧供給回路を構成しても良い。また、第４の実施形態に示した静電気保護回路６１と同様にして、ＭＯＳトランジスタ８５、８６のソース同士をノードｎ１において接続するとともに、ＭＯＳトランジスタ８５、８６の各ドレインをそれぞれ信号線２６、２７に接続する構成としても良い。
【００７０】
ＭＯＳトランジスタ２９と２８のソース同士をノードｎ１において接続する構成である第４の実施形態において、供給回路５８を高速パルス通過回路４７のみから構成しても良い。これに合わせて、供給回路５９を高速パルス通過回路５１のみから構成しても良い。これは、Ｐチャネル型のＭＯＳトランジスタ８５、８６のソース同士をノードｎ１において接続する構成においても同様となる。
【００７１】
第１および第２のトランジスタとしては、ＭＯＳトランジスタに限らずバイポーラトランジスタやＩＧＢＴなどを用いても良い。この場合、第１および第２の一方向通電回路は、トランジスタに対し別素子として形成したダイオードを用いれば良い。この構成によっても、ＭＯＳトランジスタを用いたものと同様の作用および効果が得られる。なお、バイポーラトランジスタにおいては、エミッタ、コレクタ、ベースの各端子が、それぞれ第１の主端子、第２の主端子、制御端子に相当する。
【００７２】
第２の実施形態において、トランジスタ４５、４９に替えてＮチャネル型のＭＯＳトランジスタを用いても良い。他の実施形態についても同様である。
第１の実施形態において、動作遅れの一層少ない保護動作を達成するために、ＭＯＳトランジスタ２８、２９の各ドレイン・ゲート間に（寄生容量Ｃdgに加えてさらに）容量成分を付加しても良い。ただし、この場合であっても、通常の制御信号の電圧変化に対してはＭＯＳトランジスタ２８、２９がオンしないように、（２）式および（４）式を満たす必要がある。第６の実施形態についても同様である。
【００７３】
第１および第２の一方向通電回路はダイオードに限らず、一方向にのみ通電可能な回路であれば使用することができる。また、第１および第２の制御電圧放電回路は抵抗に限らず、他のインピーダンス回路であっても良い。さらに、クランプ回路はツェナーダイオードに限られず、また、第１、第２、第６、第７の各実施形態において付加しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る第３の実施形態のうちの一部の構成を抜き出した第１の実施形態を示す静電気保護回路の電気的構成図
【図２】  本発明である第２の実施形態を示す図１相当図
【図３】  本発明である第３の実施形態を示す図１相当図
【図４】  本発明である第４の実施形態を示す図１相当図
【図５】  本発明である第５の実施形態を示すもので、通信ドライバ回路を備えたＩＣの電気的構成図
【図６】  本発明に係る第３の実施形態のうちの一部の構成を抜き出し更に変形を加えた第６の実施形態を示す静電気保護回路の電気的構成図
【図７】  本発明である第７の実施形態を示す図１相当図
【図８】  従来技術を示す図１相当図（その１）
【図９】  従来技術を示す図１相当図（その２）
【図１０】  従来技術を示す図１相当図（その３）
【図１１】  ドライバ回路およびレシーバ回路の電気的構成を示す図
【符号の説明】
２２、４３、５３、６１、８４、１００は静電気保護回路、２６、２７は信号線、２８、８６はＭＯＳトランジスタ（第２のトランジスタ）、２８ａ、８６ａはダイオード（第２の一方向通電回路）、２９、８５はＭＯＳトランジスタ（第１のトランジスタ）、２９ａ、８５ａはダイオード（第１の一方向通電回路）、３０、８８は抵抗（第２の制御電圧放電回路、インピーダンス回路）、３１、８７は抵抗（第１の制御電圧放電回路、インピーダンス回路）、３６、９８は定電圧回路（第２の制御電圧供給回路）、４１、９３は定電圧回路（第１の制御電圧供給回路）、４５、１０６はトランジスタ（第４のトランジスタ）、４６、５０、１０３、１０７は抵抗（インピーダンス回路）、４７、１０８は高速パルス通過回路（第２の制御電圧供給回路）、４９、１０２はトランジスタ（第３のトランジスタ）、５１、１０４は高速パルス通過回路（第１の制御電圧供給回路）、５４、５５はツェナーダイオード（クランプ回路）、５６は放電回路（第２の制御電圧放電回路）、５７は放電回路（第１の制御電圧放電回路）、５８は供給回路（第２の制御電圧供給回路）、５９は供給回路（第１の制御電圧供給回路）である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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