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JPS6042628B2 - Input/output protection circuit for MOS integrated circuits - Google Patents
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JPS6042628B2 - Input/output protection circuit for MOS integrated circuits - Google Patents

Input/output protection circuit for MOS integrated circuits

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Publication number
JPS6042628B2
JPS6042628B2 JP51112738A JP11273876A JPS6042628B2 JP S6042628 B2 JPS6042628 B2 JP S6042628B2 JP 51112738 A JP51112738 A JP 51112738A JP 11273876 A JP11273876 A JP 11273876A JP S6042628 B2 JPS6042628 B2 JP S6042628B2
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JP
Japan
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terminal
zener diode
input
protection circuit
mos integrated
Prior art date
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JP51112738A
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義昭 松浦
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Nippon Precision Circuits Inc
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Nippon Precision Circuits Inc
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、MOS集積回路の入出力端子の保護回路
に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a protection circuit for input/output terminals of a MOS integrated circuit.

従来のMOS集積回路の入出力保護回路は、第1図に
示すように端子1にP型の拡散抵抗2が接続される。
In a conventional input/output protection circuit for a MOS integrated circuit, a P-type diffused resistor 2 is connected to a terminal 1, as shown in FIG.

拡散抵抗2の構造上、必然的にドレイン側と接続される
ツェナーダイオード21が作られている。 拡散抵抗2
には、一端がドレイン側に接続されるツェナーダイオー
ド3と、一端がソース側に接続されるツェナーダイオー
ド4とが接続される。
Due to the structure of the diffused resistor 2, a Zener diode 21 is inevitably connected to the drain side. Diffusion resistance 2
A Zener diode 3 having one end connected to the drain side and a Zener diode 4 having one end connected to the source side are connected to.

端子5には、MOS集積回路中のFETトランジスタ
ー等の内部のゲート (図示せず)が接続されている。
ドレイン側とソース側に電源が接続されている状態で
、端子1にドレイン側より高い電圧が加わつた場合、端
子1からドレイン側に2つのツェナーダイオード21、
3の順方向て電荷が流れ、また端子1にソース側より低
い電圧が加わつた場合には、ソース側から端子1にツェ
ナーダイオード4の順方向で電荷が流れるので、いずれ
の場合にもFETのトランジスターのゲートでは電荷は
流れず、ゲートは保護される。
The terminal 5 is connected to an internal gate (not shown) of a FET transistor or the like in the MOS integrated circuit.
When a voltage higher than the drain side is applied to terminal 1 with power connected to the drain side and the source side, two Zener diodes 21 are connected from terminal 1 to the drain side.
Charge flows in the forward direction of Zener diode 4, and if a voltage lower than the source side is applied to terminal 1, charge flows in the forward direction of Zener diode 4 from the source side to terminal 1, so in either case, the FET No charge flows through the gate of the transistor, and the gate is protected.

しかし、ドレイン側あるいはソース側がオープン状態
である場合には、次のような条件でFETトランジスタ
ーのゲートやツェナーダイオード21のPN接合が破壊
される。
However, when the drain side or the source side is open, the gate of the FET transistor and the PN junction of the Zener diode 21 are destroyed under the following conditions.

ドレイン側がプラスに帯電していて端子1にマイナス
が印加された場合に、ソース側がオープンになつている
と、2つのツェナーダイオード21、30の逆方向で、
ドレイン側から端子1に電荷を流すことになる。
When the drain side is positively charged and a negative voltage is applied to terminal 1, and the source side is open, the two Zener diodes 21 and 30 are in opposite directions,
Charge will flow from the drain side to terminal 1.

その時、ツェナーダイオード21、3のブレークダウ
ンを使うので、その立上がりが遅くなり電荷がFETト
ランジスターのゲートで流れる恐れがあり、ゲート破壊
の可能性が大きくなると共に、端子1に印加された電荷
量が大きいときはツエナーダイオード21のPN接合を
破壊する。
At that time, since the breakdown of Zener diodes 21 and 3 is used, the rise of the Zener diodes 21 and 3 is delayed, and there is a risk that charge may flow at the gate of the FET transistor, increasing the possibility of gate breakdown and reducing the amount of charge applied to terminal 1. When it is large, the PN junction of the Zener diode 21 is destroyed.

また、ソース側がマイナスに帯電していて、端子1にプ
ラスが印加された場合に、ドレイン側がオープンになつ
ていると、拡散抵抗2を通つてツェナーダイオード4の
逆方向で端子1からソース側に電荷を流すことになり、
FETトランジスターのゲートの破壊やツェナーダイオ
ード4の破壊が考えられる。事実MOSの破壊は、ドレ
イン側、ソース側がオープン状態にある製造されてから
実装されるまでにおこる事が多く、従来の保護回路では
、完全にこれらの破壊を防ぐことはできない。
In addition, if the source side is negatively charged and a positive voltage is applied to terminal 1, and the drain side is open, it will be transferred from terminal 1 to the source side in the opposite direction of Zener diode 4 through diffused resistor 2. This causes a charge to flow,
It is possible that the gate of the FET transistor or the Zener diode 4 may be destroyed. In fact, MOS destruction often occurs between the time it is manufactured, when the drain and source sides are open, and the time it is mounted, and conventional protection circuits cannot completely prevent such destruction.

この発明は、オープン状態での破壊をも防ぐ入出力保護
回路を得ることを目的としている。
The object of the present invention is to obtain an input/output protection circuit that prevents damage even in an open state.

この発明を図面にもとづいて説明すると、第2図におい
て、端子6にはP型の拡散抵抗7と8が直列に接続され
る。拡散抵抗7,8の構造上、必然的にドレイン側に接
続されるツェナーダイオード71,81が作られる。
The present invention will be explained based on the drawings. In FIG. 2, P-type diffused resistors 7 and 8 are connected in series to the terminal 6. Due to the structure of the diffused resistors 7 and 8, Zener diodes 71 and 81 are inevitably connected to the drain side.

なお、ツェナーダイオード71のブレークダウン電圧は
高く作られており、ツェナーダイオード81のブレーク
ダウン電圧は、低く作られている。
Note that the breakdown voltage of the Zener diode 71 is made high, and the breakdown voltage of the Zener diode 81 is made low.

また、拡散抵抗7としては、C−MOSではNチャンネ
ルの基板につかうPwellを使つた方が−よく、電極
と基板が異常なアロイを起こして電極のスパイクが進み
拡散抵抗7が破壊することがなくなる。拡散抵抗8には
、一端がドレイン側に接続されるツェナーダイオード9
と一端がソース側に接続.されるツェナーダイオード1
0とが接続される。
In addition, as for the diffused resistor 7, it is better to use a Pwell that is used on an N-channel substrate in C-MOS, since abnormal alloying between the electrode and the substrate may occur, causing spikes in the electrode and causing the diffused resistor 7 to be destroyed. It disappears. The diffused resistor 8 includes a Zener diode 9 whose one end is connected to the drain side.
and one end is connected to the source side. Zener diode 1
0 is connected.

ツェナーダイオード9,10は、電圧が低く、順方向電
圧の降下が小さいものてある。端子11には、MOS集
積回路中のFETトランジスター等のゲート(図示せず
)が接続される。
The Zener diodes 9 and 10 have a low voltage and a small forward voltage drop. A gate (not shown) of a FET transistor or the like in a MOS integrated circuit is connected to the terminal 11.

次にドレイン側あるいはソース側がオープン状態にある
場合、どのようにしてFETトランジスターのゲートや
ツェナーダイオードのPN接合が保護されるかを説明す
る。第2図において、ドレイン側がプラスに帯電し・て
いく、端子6にマイナスが印加された場合に、ソース側
がオープンになつているとする。
Next, we will explain how the gate of the FET transistor and the PN junction of the Zener diode are protected when the drain side or the source side is in an open state. In FIG. 2, it is assumed that when the drain side becomes positively charged and a negative voltage is applied to the terminal 6, the source side becomes open.

ドレイン側と端子6にかかつたピーク電圧は、拡散抵抗
7とで分圧されて、ツェナーダイオード71の両端に逆
方向にかかるが、ブレークダウン電圧が高いので、逆方
向の電流はほとんど流れず、接合は破壊されない。
The peak voltage applied to the drain side and terminal 6 is divided by the diffusion resistor 7 and applied in the opposite direction to both ends of the Zener diode 71, but since the breakdown voltage is high, almost no current flows in the reverse direction. , the junction is not destroyed.

また、ツェナーダイオード81の両端に、拡散抵抗7,
8と共に分圧した電圧が逆方向に印加されると、ブレー
クダウン電圧が低くいため、比較的容易に逆方向の電流
が流れる。
Further, a diffused resistor 7,
When a voltage divided along with 8 is applied in the opposite direction, a current in the opposite direction flows relatively easily because the breakdown voltage is low.

電流が流れすぎるとツェナーダイオード81のPN接合
が破壊されるので拡散抵抗7により電流”値を小さく押
える。
If too much current flows, the PN junction of the Zener diode 81 will be destroyed, so the diffusion resistor 7 suppresses the current value to a small value.

そして、同様にブレークダウン電圧の低いツェナーダイ
オード9にも比較的容易に逆方向の電流が流れる。
Similarly, reverse current flows relatively easily in the Zener diode 9, which also has a low breakdown voltage.

電流は拡散抵抗7,8により押えられるのでツェナーダ
イオード9のPN接合を破壊することはない。このため
、端子11に接続されているFETトランジスターのゲ
ートでは電荷が流れず、ゲートは保護される。次に、ド
レイン側がマイナスに帯電していて、端子6にプラスが
印加された場合に、ソース側がオープンになつていると
、おもにツェナーダイオード71,81の順方向によつ
て、端子6からドレイン側に向かつてすばやく電荷が流
れるので、端子11に接続されているFETトランジス
ターのゲートは保護される。
Since the current is suppressed by the diffused resistors 7 and 8, it does not destroy the PN junction of the Zener diode 9. Therefore, no charge flows through the gate of the FET transistor connected to the terminal 11, and the gate is protected. Next, when the drain side is negatively charged and a positive voltage is applied to the terminal 6, and the source side is open, the voltage from the terminal 6 to the drain side is mainly due to the forward direction of the Zener diodes 71 and 81. Since charge flows quickly toward the terminal 11, the gate of the FET transistor connected to the terminal 11 is protected.

更に、ソース側がマイナスに帯電していて、端子6にプ
ラスが印加された場合に、ドレイン側がオープンになつ
ていると、端子6のプラスの電荷は拡散抵抗7,8を通
り、ツェナーダイオード10の逆方向て流れてソース側
に達する。
Furthermore, when the source side is negatively charged and a positive voltage is applied to the terminal 6, and the drain side is open, the positive charge on the terminal 6 passes through the diffusion resistors 7 and 8 and is connected to the Zener diode 10. It flows in the opposite direction and reaches the source side.

ツェナーダイオード10のブレークダウン電圧は低くく
、比較的容易に逆方向の電流が流れるため、端子11に
接続されているFETトランジスターのゲートでは電荷
は流れずゲートは保護される。
The breakdown voltage of the Zener diode 10 is low, and a reverse current flows relatively easily, so that no charge flows through the gate of the FET transistor connected to the terminal 11, and the gate is protected.

この逆方向電流の大きさは、ツェナーダイオード10の
PN接合を破壊しない程度に、拡散抵抗7,8で押える
The magnitude of this reverse current is suppressed by the diffused resistors 7 and 8 to such an extent that the PN junction of the Zener diode 10 is not destroyed.

また、ドレイン側はオープンになつているので、端子6
のプラス電荷はツェナーダイオード71,81,9の順
方向を使つて流れることはない。
Also, since the drain side is open, terminal 6
The positive charges do not flow using the forward direction of the Zener diodes 71, 81, and 9.

なお、ドレイン側とソース側が電源に接続された状態で
も、いろいろな条件に対して内部ゲートが保護されるの
は、いうまでもない。さらに、出力側にこの保護回路を
使えば出力側が保護される。また、拡散抵抗7,8が共
にN型であつても、それぞれ、P型、N型であつても、
その逆であつても同様な動作が行なわれる。
It goes without saying that the internal gate is protected against various conditions even when the drain and source sides are connected to the power supply. Furthermore, if this protection circuit is used on the output side, the output side will be protected. Furthermore, even if the diffused resistors 7 and 8 are both N-type, or P-type and N-type, respectively,
A similar operation is performed even in the opposite case.

この発明は以上説明したように、簡単な構造にて、MO
Sが実装されるまでに起る最も頻度の高い破壊をも完全
に防止することができる。
As explained above, this invention has a simple structure, and MO
Even the most frequent failures that occur before S is implemented can be completely prevented.

【図面の簡単な説明】 第1図は従来のMOS集積回路の入出力保護回路図、第
2図はこの発明の入出力保護回路図である。 2・・・・・・拡散抵抗、21,3,4・・・・・・ツ
ェナーダイオード、7,8・・・・・・拡散抵抗、71
,81,9,10・・・・・・ツェナーダイオード、1
1・・・・・・抵抗。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram of an input/output protection circuit of a conventional MOS integrated circuit, and FIG. 2 is a diagram of an input/output protection circuit of the present invention. 2... Diffused resistance, 21, 3, 4... Zener diode, 7, 8... Diffused resistance, 71
,81,9,10... Zener diode, 1
1...Resistance.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 第1の拡散抵抗と、第2の拡散抵抗を直列に接続し
て、前記第1、第2の拡散抵抗の開放端子をそれぞれ、
信号入出力端子、MOS集積回路中のFETのゲート端
子となし、このゲート端子をはささんでブレークダウン
電圧の低いかつ順方向電圧降下が小さい2つの第1と第
2のツェナーダイオードを同方向に直列に接続すると共
に、この第1と第2のツェナーダイオードの開放端に並
列に電源を接続し、更に、前記第1、第2の拡散抵抗に
それぞれ、接続されて作られるブレークダウン電圧の高
い第3のツェナーダイオードとブレークダウン電圧の低
い第4のツェナーダイオードの開放端を電源の一端に接
続してなるMOS集積回路の入出力保護回路。
1 A first diffused resistor and a second diffused resistor are connected in series, and the open terminals of the first and second diffused resistors are connected, respectively.
The signal input/output terminal is used as the gate terminal of the FET in the MOS integrated circuit, and two first and second Zener diodes with low breakdown voltage and small forward voltage drop are connected in the same direction across this gate terminal. A power supply is connected in parallel to the open ends of the first and second Zener diodes, and the breakdown voltage generated by connecting the first and second Zener diodes to the first and second diffused resistors, respectively. This is an input/output protection circuit for a MOS integrated circuit, in which the open ends of a third Zener diode with a high breakdown voltage and a fourth Zener diode with a low breakdown voltage are connected to one end of a power supply.
JP51112738A 1976-09-20 1976-09-20 Input/output protection circuit for MOS integrated circuits Expired JPS6042628B2 (en)

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JPS5338268A JPS5338268A (en) 1978-04-08
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