(57)【要約】【課題】  従来の静電気保護装置では、入来したサージ電圧に起因する過大電流が、入力インピーダンスの不均衡により、保護回路に流れずに機能回路に流れ、機能回路が破壊されるという問題があった。【解決手段】  本発明に係る静電気保護装置は、第１の経路に繋がる第２の経路に設けられ、能動素子を備える機能回路であって、第１の経路に印加されるサージ電圧に起因する過大電流が能動素子に流れることにより能動素子が破壊されるおそれがある機能回路と、第１の経路に繋がりかつ第２の経路と実質的に並列な第３の経路に設けられ、過大電流を第３の経路に流すことにより、能動素子を過大電流から保護する保護回路とを含み、第１の経路から見る保護回路の入力インピーダンスが、第１の経路から見る機能回路の入力インピーダンスより小さいことを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の経路に繋がる第２の経路に設けられ、能動素子を備える機能回路であって、前記第１の経路に印加されるサージ電圧に起因する過大電流が当該能動素子に流れることにより当該能動素子が破壊されるおそれがある前記機能回路と、
前記第１の経路に繋がりかつ前記第２の経路と実質的に並列な第３の経路に設けられ、前記過大電流を当該第３の経路に流すことにより、前記能動素子を前記過大電流から保護する保護回路とを含み、
前記第１の経路から見る前記保護回路の入力インピーダンスが、前記第１の経路から見る前記機能回路の入力インピーダンスより小さいことを特徴とする静電気保護装置。
【請求項２】
第１の経路に、当該第１の経路上の任意の点である第１の接続点で繋がる第２の経路に設けられ、能動素子を備える機能回路であって、前記第１の経路に印加されるサージ電圧に起因する過大電流が当該能動素子に流れることにより当該能動素子が破壊されるおそれがある前記機能回路と、
前記第１の経路に、当該第１の経路上における、前記サージ電圧が印加される点を基準に前記第１の接続点より遠い点である第２の接続点で繋がりかつ前記第２の経路と実質的に並列な第３の経路に設けられ、前記過大電流を当該第３の経路に流すことにより、前記能動素子を前記過大電流から保護する保護回路とを含み、
前記第１の接続点から見る前記保護回路の入力インピーダンスが、前記第１の接続点から見る前記機能回路の入力インピーダンスより小さいことを特徴とする静電気保護装置。
【請求項３】
第１の経路に繋がる第２の経路に設けられ、能動素子を備える機能回路であって、前記第１の経路に印加されるサージ電圧に起因する過大電流が当該能動素子に流れることにより当該能動素子が破壊されるおそれがある前記機能回路と、
前記第１の経路に繋がりかつ前記第２の経路と実質的に並列な第３の経路に設けられ、前記過大電流を当該第３の経路に流すことにより、前記能動素子を前記過大電流から保護するための保護回路と、
前記第３の経路に、前記機能回路に直列接続されて設けられた抵抗器とを含み、
前記第１の経路から見る前記保護回路の入力インピーダンスが、前記第１の経路から見る前記機能回路及び前記抵抗器の入力インピーダンスより小さいことを特徴とする静電気保護装置。
【請求項４】
第１の経路に、当該第１の経路上の任意の点である第１の接続点で繋がる第２の経路に設けられ、能動素子を備える機能回路であって、前記第１の経路に印加されるサージ電圧に起因する過大電流が当該能動素子に流れることにより当該能動素子が破壊されるおそれがある前記機能回路と、
前記第１の経路に、当該第１の経路上における、前記サージ電圧が印加される点を基準に前記第１の接続点より遠い点である第２の接続点で繋がりかつ前記第２の経路と実質的に並列な第３の経路に設けられ、前記過大電流を当該第３の経路に流すことにより、前記能動素子を前記過大電流から保護するための保護回路と、
前記第３の経路に、前記機能回路に直列接続されて設けられた抵抗器とを含み、
前記第１の接続点から見る前記保護回路の入力インピーダンスが、前記第１の接続点から見る前記機能回路及び前記抵抗器の入力インピーダンスより小さいことを特徴とする静電気保護装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体集積装置を構成する機能回路が備えるトランジスタのような能動素子を、当該半導体集積装置に入来するおそれがあるサージ電圧から保護する静電気保護装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図２は、従来の静電気保護装置の構成を示し、図３は、従来の他の静電気保護装置の構成を示す。図２に図示された従来の静電気保護装置ＳＥ１０は、定電圧Ｖｒｅｇを生成する定電圧生成回路ＲＥＧと、当該定電圧Ｖｒｅｇを安定させるための定電圧維持コンデンサＣと、ゲート端子Ｇ及びドレイン端子Ｄ間に水晶発振子（図示せず）が接続され、当該水晶発振子に固有な周波数の信号を生成する発振回路ＯＳＣと、当該信号を分周する分周回路ＤＩＶと、電源電圧Ｖｄｄを印加するための電源配線ＬＶｄｄ及び接地電圧Ｖｓｓを印加するための接地配線ＬＶｓｓ間に設けられた第１のトランジスタＴＲ１と、ゲート端子Ｇ及び接地配線ＬＶｓｓ間に設けられた第２のトランジスタＴＲ２と、ドレイン端子Ｄ及び接地配線ＬＶｓｓ間に設けられた第３のトランジスタＴＲ３とを有する。第１、第２、第３のトランジスタＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３は、発振回路ＯＳＣ及び分周回路ＤＩＶを保護する保護回路として機能する。
【０００３】
静電気保護装置ＳＥ１０では、下記の特許文献１に記載された、外部から入来する静電気（サージ電圧に相当）による内部回路（トランジスタに相当）の破壊を回避することと同様に機能すべく、万が一、電源配線ＬＶｄｄに、負方向の振幅が極めて大きいサージ電圧Ｖｓｇが入来すると、第１のトランジスタＴＲ１は、逆電圧により導通状態になり、更に、第２のトランジスタＴＲ２及び第３のトランジスタＴＲ３は、順電圧により導通状態になる。第１、第２、第３のトランジスタＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３の当該導通により、サージ電圧Ｖｓｇに起因する過大電流Ｉｅｘを、図中の一点鎖線で示されるように、第２、第３のトランジスタＴＲ２、ＴＲ３に流し、これにより、過大電流Ｉｅｘが発振回路ＯＳＣ及び分周回路ＤＩＶに流れることを回避し、このようにして、発振回路ＯＳＣ及び分周回路ＤＩＶをサージ電圧Ｖｓｇから保護する。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−５５６７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、図３に図示された従来の他の静電気保護装置ＳＥ２０のように、接地配線ＬＶｓｓが、図２に図示された静電気保護装置ＳＥ１０内の接地配線ＬＶｓｓに比して長く引き回されると、抵抗成分Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６が付加されることになる。これらの抵抗成分のうち、例えば、抵抗成分Ｒ２の存在により、接地配線ＬＶｓｓ上の点Ｐから見た第２のトランジスタＴＲ２の入力インピーダンスが、点Ｐから見た発振回路ＯＳＣの入力インピーダンスより大きくなることがあり、これにより、電源配線ＬＶｄｄに入来したサージ電圧Ｖｓｇに起因する過大電流Ｉｅｘが、図中の点線で図示したように、第２のトランジスタＴＲ２に流れることなく、図中の一点鎖線で図示されるように、発振回路ＯＳＣに流れることから、当該過大電流Ｉｅｘにより発振回路ＯＳＣが破壊され、同様にして、分周回路ＤＩＶも破壊されるという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る第１の静電気保護装置は、上記した課題を解決すべく、第１の経路に繋がる第２の経路に設けられ、能動素子を備える機能回路であって、前記第１の経路に印加されるサージ電圧に起因する過大電流が当該能動素子に流れることにより当該能動素子が破壊されるおそれがある前記機能回路と、前記第１の経路に繋がりかつ前記第２の経路と実質的に並列な第３の経路に設けられ、前記過大電流を当該第３の経路に流すことにより、前記能動素子を前記過大電流から保護する保護回路とを含み、前記第１の経路は、前記第１の経路から見る前記保護回路の入力インピーダンスが、前記第１の経路から見る前記機能回路の入力インピーダンスより小さいことを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る第２の静電気保護装置は、第１の経路に、当該第１の経路上の任意の点である第１の接続点で繋がる第２の経路に設けられ、能動素子を備える機能回路であって、前記第１の経路に印加されるサージ電圧に起因する過大電流が当該能動素子に流れることにより当該能動素子が破壊されるおそれがある前記機能回路と、前記第１の経路に、当該第１の経路上における、前記サージ電圧が印加される点を基準に前記第１の接続点より遠い点である第２の接続点で繋がりかつ前記第２の経路と実質的に並列な第３の経路に設けられ、前記過大電流を当該第３の経路に流すことにより、前記能動素子を前記過大電流から保護する保護回路とを含み、前記第１の接続点から見る前記保護回路の入力インピーダンスが、前記第１の接続点から見る前記機能回路の入力インピーダンスより小さいことを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る第１、第２の静電気保護装置によれば、前記第１の経路又は前記第１の接続点から見る前記保護回路の入力インピーダンスが、当該第１の経路又は前記第１の接続点から見る前記機能回路の入力インピーダンスより小さいことから、前記第１の経路に印加される前記サージ電圧に起因する前記過大電流が、前記機能回路に流れずに、前記第３の経路及び前記保護回路に流れ、これにより、前記第２の経路に設けられた前記機能回路に備えられた前記能動素子を前記過大電流から保護することが可能となる。
【０００９】
本発明に係る第３の静電気保護装置は、上記した課題を解決すべく、第１の経路に繋がる第２の経路に設けられ、能動素子を備える機能回路であって、前記第１の経路に印加されるサージ電圧に起因する過大電流が当該能動素子に流れることにより当該能動素子が破壊されるおそれがある前記機能回路と、前記第１の経路に繋がりかつ前記第２の経路と実質的に並列な第３の経路に設けられ、前記過大電流を当該第３の経路に流すことにより、前記能動素子を前記過大電流から保護するための保護回路と、前記第３の経路に、前記機能回路に直列接続されて設けられた抵抗器とを含み、前記第１の経路は、当該第１の経路から見る前記保護回路の入力インピーダンスが、前記第１の経路から見る前記機能回路及び前記抵抗器の入力インピーダンスより小さいことを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る第４の静電気保護装置は、第１の経路に、当該第１の経路上の任意の点である第１の接続点で繋がる第２の経路に設けられ、能動素子を備える機能回路であって、前記第１の経路に印加されるサージ電圧に起因する過大電流が当該能動素子に流れることにより当該能動素子が破壊されるおそれがある前記機能回路と、前記第１の経路に、当該第１の経路上における、前記サージ電圧が印加される点を基準に前記第１の接続点より遠い点である第２の接続点で繋がりかつ前記第２の経路と実質的に並列な第３の経路に設けられ、前記過大電流を当該第３の経路に流すことにより、前記能動素子を前記過大電流から保護するための保護回路と、前記第３の経路に、前記機能回路に直列接続されて設けられた抵抗器とを含み、前記第１の接続点から見る前記保護回路の入力インピーダンスが、前記第１の接続点から見る前記機能回路及び前記抵抗器の入力インピーダンスより小さいことを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る第３、第４の静電気保護装置によれば、前記第１の経路又は前記第１の接続点から見る前記保護回路の入力インピーダンスが、当該第１の経路又は当該第１の接続点から見る前記機能回路及び前記抵抗器の入力インピーダンスより小さいことから、前記第１の経路に印加される前記サージ電圧に起因する前記過大電流が、前記機能回路に流れずに、前記第３の経路及び前記保護回路に流れ、これにより、前記第２の経路に設けられた前記機能回路に備えられた前記能動素子を前記過大電流から保護することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明に係る静電気保護装置の実施例について図面を参照して説明する。
【００１３】
《構成》
図１は、実施例の静電気保護装置の構成を示す。実施例の静電気保護装置ＳＥは、図１に示されるように、定電圧生成回路ＲＥＧと、定電圧維持コンデンサＣと、発振回路ＯＳＣと、分周回路ＤＩＶと、第１のトランジスタＴＲ１と、第２のトランジスタＴＲ２と、第３のトランジスタＴＲ３と、抵抗器Ｒａ、Ｒｂとを含む。静電気保護装置ＳＥは、さらに、上記した回路及び素子に、電源電圧Ｖｄｄ及び接地電圧Ｖｓｓを印加するための電源配線ＬＶｄｄ及び接地配線ＬＶｓｓを含む。
【００１４】
定電圧生成回路ＲＥＧは、電源電圧Ｖｄｄ及び接地電圧Ｖｓｓの印加を受け、電源電圧Ｖｄｄ（例えば、３．０Ｖ及び５．０Ｖ）から、当該静電気保護装置ＳＥ内で使用する定電圧Ｖｒｅｇ（例えば、１．５Ｖ）を生成する。
【００１５】
定電圧維持コンデンサＣは、定電圧生成回路ＲＥＧの後段に設けられており、定電圧生成回路ＲＥＧにより生成された定電圧Ｖｒｅｇを平滑化する。
【００１６】
発振回路ＯＳＣは、機能回路の一つであり、定電圧Ｖｒｅｇ及び接地電圧Ｖｓｓの印加を受け、また、当該発振回路ＯＳＣに設けられたゲート端子Ｇ及びドレイン端子Ｄ間に、水晶発振子のような振動子（図示せず）が接続されており、当該振動子により規定される周波数を有する発振信号を生成すべく、能動素子であるトランジスタｔｒ１を有する。
【００１７】
分周回路ＤＩＶは、機能回路の他の一つであり、発振回路ＯＳＣと同様に、定電圧Ｖｒｅｇ及び接地電圧Ｖｓｓの印加を受け、機能的には、発振回路ＯＳＣの後段に設けられており、発振回路ＯＳＣにより生成された前記発振信号を分周すべく、能動素子であるトランジスタｔｒ２を有する。
【００１８】
第１、第２、第３のトランジスタＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３は、協動して、電源配線ＬＶｄｄにサージ電圧Ｖｓｇが印加されたときに当該サージ電圧Ｖｓｇにより発生する過大電流Ｉｅｘが発振回路ＯＳＣ及び分周回路ＤＩＶに流れることにより、当該発振回路ＯＳＣ及び当該分周回路ＤＩＶが破壊されることを回避する機能を有する。当該機能を果たすべく、第１のトランジスタＴＲ１は、電源配線ＬＶｄｄ及び接地配線ＬＶｓｓ間に設けられており、第２のトランジスタＴＲ２は、接地配線ＬＶｓｓ及びゲート端子Ｇ間に設けられており、第３のトランジスタＴＲ３は、接地配線ＬＶｓｓ及びドレイン端子Ｄ間に設けられている。
【００１９】
上記した発振回路ＯＳＣ、分周回路ＤＩＶ、第１、第２、第３のトランジスタＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３の位置を換言すれば、電源配線ＬＶｄｄ及び接地配線ＬＶｓｓからなる第１の経路ＣＳ１に繋がる第２の経路ＣＳ２ａ、ＣＳ２ｂに発振回路ＯＳＣ及び分周回路ＤＩＶが設けられており、第１の経路ＣＳ１に繋がり、第２の経路ＣＳ２ａ、ＣＳ２ｂと実質的に（電気的に）並列である第３の経路ＣＳ３ａ、ＣＳ３ｂに第２、第３のトランジスタＴＲ２、ＴＲ３が設けられている。
【００２０】
上記した回路及び素子を配置するための基板（図示せず）に接地配線ＬＶｓｓを配線することについての当該基板の物理上の理由から、接地配線ＬＶｓｓの引き回しが図１に示されるように長くなることがあり、これにより、接地配線ＬＶｓｓは、抵抗成分を有することになり、例えば、第３の経路ＣＳ３ａ、ＣＳ３ｂ間に抵抗成分Ｒ１を有し、第３の経路ＣＳ３ａ及び第２の経路ＣＳ２ａ間に抵抗成分Ｒ２を有し、第２の経路ＣＳ２ａ、ＣＳ２ｂ間に抵抗成分Ｒ３を有し、その他に抵抗成分Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６をも有する。
【００２１】
抵抗器Ｒａは、定電圧Ｖｒｅｇを印加するための配線である定電圧配線ＬＶｒｅｇと分周回路ＤＩＶとの間に設けられており、即ち、第２の経路ＣＳ２ｂ上で分周回路ＤＩＶに直列接続されており、その抵抗値は、Ｒａ＞Ｒ３＋Ｒ２の関係を満足する。加えて、その抵抗値は、Ｒａ＞Ｒ３＋Ｒ２＋Ｒ１の関係を満足することが望ましい。
【００２２】
抵抗器Ｒｂは、定電圧配線ＬＶｒｅｇと発振回路ＯＳＣとの間に設けられており、即ち、第２の経路ＣＳ２ａ上で発振回路ＯＳＣに直列接続されており、その抵抗値は、Ｒｂ＞Ｒ２の関係を満足する。加えて、その抵抗値は、Ｒｂ＞Ｒ２＋Ｒ１の関係を満足することが望ましい。
【００２３】
《動作》
実施例の静電気保護装置の動作について説明する。
【００２４】
電源配線ＬＶｄｄに、大きな振幅を有する負電圧のサージ電圧Ｖｓｇが印加されると、当該サージ電圧Ｖｓｇ、即ち、第１のトランジスタＴＲ１にとっての逆電圧により第１のトランジスタＴＲ１は、導通状態になり、これにより、電源配線ＬＶｄｄと接地配線ＬＶｓｓとは接続状態になる。前記サージ電圧Ｖｓｇに起因する過大電流Ｉｅｘが、電源配線ＬＶｄｄから前記第１のトランジスタＴＲ１を介して接地配線ＬＶｓｓまで流れ、即ち、第１の経路ＣＳ１を流れる。
【００２５】
第１の経路ＣＳ１、例えば、第１の経路ＣＳ１上の点ＰＴ１から見る第３の経路ＣＳ３ａの入力インピーダンスは、実質的に、抵抗成分Ｒ２により規定され、他方で、当該点ＰＴ１から見る第２の経路ＣＳ２ａの入力インピーダンスは、実質的に、抵抗器Ｒｂにより規定される。抵抗成分Ｒ２と抵抗器Ｒｂとの関係は、上記したように、Ｒ２＜Ｒｂであることから、点ＰＴ１から見る第２の経路ＣＳ２ａの入力インピーダンスは、点ＰＴ１から見る第３の経路ＣＳ３ａの入力インピーダンスより大きい。これにより、上記した過大電流Ｉｅｘは、第２の経路ＣＳ２ａ、即ち、発振回路ＯＳＣに流れることなく、第３の経路ＣＳ３ａ、即ち、第２のトランジスタＴＲ２に流れ、発振回路ＯＳＣは、過大電流Ｉｅｘから保護されることになる。
【００２６】
同様にして、第１の経路ＣＳ１、例えば、第１の経路ＣＳ１上の点ＰＴ２から見る第３の経路ＣＳ３ａの入力インピーダンスは、実質的に、抵抗成分Ｒ２、Ｒ３により規定され、他方で、当該点ＰＴ２から見る第２の経路ＣＳ２ｂの入力インピーダンスは、実質的に、抵抗器Ｒａにより規定される。抵抗成分Ｒ２、Ｒ３、及び抵抗器Ｒａの関係は、上記したように、Ｒ２＋Ｒ３＜Ｒａであることから、点ＰＴ２から見る第２の経路ＣＳ２ｂの入力インピーダンスは、点ＰＴ２から見る第３の経路ＣＳ３ａの入力インピーダンスより大きい。これにより、上記した過大電流Ｉｅｘは、第２の経路ＣＳ２ｂ、即ち、分周回路ＤＩＶに流れることなく、第３の経路ＣＳ３ａ、即ち、第２のトランジスタＴＲ２に流れ、分周回路ＤＩＶは、過大電流Ｉｅｘから保護されることになる。
【００２７】
上記したような、第２のトランジスタＴＲ２による、発振回路ＯＳＣ及び分周回路ＤＩＶの保護に加えて、上記したように、Ｒｂ＞Ｒ２＋Ｒ１の関係が成立するときには、上記したと同様にして、発振回路ＯＳＣは、第３のトランジスタＴＲ３によって過大電流Ｉｅｘから保護され、また、上記したように、Ｒａ＞Ｒ３＋Ｒ２＋Ｒ１の関係が成立するときには、分周回路ＤＩＶは、第３のトランジスタＴＲ３によって過大電流Ｉｅｘから保護されることになる。
【００２８】
《効果》
上述したように、実施例の静電気保護装置ＳＥでは、第１の経路ＣＳ１から見る第２の経路ＣＳ２ａ、ＣＳ２ｂの入力インピーダンスが、第１の経路ＣＳ１から見る第３の経路ＣＳ３ａ、ＣＳ３ｂの入力インピーダンスより大きいことから、換言すれば、第１の経路ＣＳ１から見る発振回路ＯＳＣ及び抵抗器Ｒｂ、分周回路ＤＩＶ及び抵抗器Ｒａの入力インピーダンスが、第１の経路ＣＳ１から見る第２のトランジスタＴＲ２、第３のトランジスタＴＲ３の入力インピーダンスより大きいことから、第１の経路ＣＳ１を流れる過大電流Ｉｅｘは、第２の経路ＣＳ２ａ、ＣＳ２ｂ、即ち、発振回路ＯＳＣ及び分周回路ＤＩＶに流れずに、第３の経路ＣＳ３ａ、ＣＳ３ｂ、即ち、第２のトランジスタＴＲ２、第３のトランジスタＴＲ３に流れることから、発振回路ＯＳＣ及び分周回路ＤＩＶを過大電流Ｉｅｘから保護することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施例の静電気保護装置の構成を示す。
【図２】従来の静電気保護装置の構成を示す。
【図３】従来の他の静電気保護装置の構成を示す。
【符号の説明】
【００３０】
ＳＥ  静電気保護装置    ＲＥＧ  定電圧生成回路    Ｃ  定電圧維持コンデンサ    ＯＳＣ  発振回路    ＤＩＶ  分周回路    ｔｒ１、ｔｒ２  トランジスタ    Ｒａ、Ｒｂ  抵抗器    ＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３  第１、第２、第３のトランジスタ    Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３  寄生抵抗    Ｖｄｄ  電源電圧    Ｖｓｓ  接地電圧    Ｖｓｇ  サージ電圧    Ｉｅｘ  過大電流    ＬＶｄｄ  電源配線    ＬＶｓｓ  接地配線    ＣＳ１  第１の経路    ＣＳ２ａ、ＣＳ２ｂ  第２の経路    ＣＳ３ａ、ＣＳ３ｂ  第３の経路。
【図１】
2007088005.tif 000003
【図２】
2007088005.tif 000004
【図３】
2007088005.tif 000005