[实用新型]一种用于ESD保护的电源钳位电路

说明书

本实用新型涉及一种用于ESD保护的电源钳位电路，包括电阻R1、电容C1、反相器inv1、反相器inv2和反相器inv3，电阻R1、电容C1和反相器inv1的一端连接于节点a，反相器inv1的另一端和反相器inv2的一端连接于节点b，反相器inv2的另一端和反相器inv3的一端连接于节点c，反相器inv3的另一端连接于ESD电路的栅极g，还包括延时开关，延时开关用于延长节点b处的电压V(b)由高变低传输到ESD电路栅极g的时间。本实用新型解决了现有用于ESD保护的电源钳位电路存在过早关闭，剩余静电损伤内部电路的技术问题，本实用新型提供的电源钳位电路能够将ESD电路导通的时间大幅增加，从而避免内部电路损伤。

技术领域

本发明属于半导体领域，具体涉及一种用于ESD保护的电源钳位电路。

背景技术

传统的用于ESD保护的电源钳位电路(power clamp device)，如图1所示。NESD是尺寸很大的NMOS管，宽度在500～1000um；R1阻值大，一般在100kΩ～500KΩOhm。电容C1的容值一般在1pF～10pF。反相器inv1由PMOS管P1和NMOS管N1组成。反相器inv2由PMOS管P2和NMOS管N2组成。反相器inv3由PMOS管P3和NMOS管N3组成。

芯片正常工作时，节点a通过R1拉高到电平VDD，即V(a)＝VDD；通过inv1后，V(b)＝VSS；通过inv2后，V(c)＝VDD；通过inv3后，V(g)＝VSS，所以NESD的栅源电压Vgs＝0V，ESD保护电路NESD处于关闭状态。

在电源VDD上的ESD事件发生时，VSS接地(0V)，VDD突然增加。VDD通过R1对C1充电，由于R1的阻值很大，充电过程很缓慢，所以节点a的电压V(a)缓慢上升。当节点a的电压V(a)小于VDD/2时，inv1输出高电平，即V(b)＝VDD，V(c)＝VSS，V(g)＝VDD，从而把NESD打开。随着VDD通过R1不断地对C1充电，V(a)不断地升高，当V(a)大于VDD/2时，inv1输出为低电平，即V(b)＝VSS，通过inv2后V(c)＝VDD，通过inv3后V(g)＝VSS，最后NESD关闭。图2显示的是NESD的栅极电压V(g)随着时间的变化，从图中可以看出在100ns的时候，V(g)电压就小于NESD的阈值电压了，NESD就关闭了。

由于NESD过早的关闭，剩余的静电将从内部电路流出，从而造成内部电路的损伤。

发明内容

为了解决现有用于ESD保护的电源钳位电路存在过早关闭，剩余静电造成内部电路损伤的技术问题，本发明提供一种改进的用于ESD保护的电源钳位电路，改进后的电源钳位电路能够将ESD电路导通的时间大幅增加，从而避免内部电路损伤。

本发明的技术解决方案为：

一种用于ESD保护的电源钳位电路，包括电阻R1、电容C1、反相器inv1、反相器inv2和反相器inv3，电阻R1、电容C1和反相器inv1的一端连接于节点a，反相器inv1的另一端和反相器inv2的一端连接于节点b，反相器inv2的另一端和反相器inv3的一端连接于节点c，反相器inv3的另一端连接于ESD电路的栅极g，其特殊之处在于：还包括延时开关，所述延时开关用于延长节点b处的电压V(b)由高变低传输到ESD电路栅极g的时间。

进一步的，所述延时开关包括传输门和电容C2，传输门位于反相器inv1和反相器inv2之间，传输门的输入端与反相器inv1连接于节点b1，传输门输出端与反相器inv2以及电容C2连接于节点b2，传输门的一端接ESD电路的栅极g，传输门的另一端接节点c，电容C2的另一端接电源。

进一步的，电容C2的电容值为电容C1电容值的10％～25％。