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JPH084123B2 - モノリシツクな集積回路中のパラシチツクなトランジスタ−の駆動効果に対する保護デバイス - Google Patents
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JPH084123B2 - モノリシツクな集積回路中のパラシチツクなトランジスタ−の駆動効果に対する保護デバイス - Google Patents

モノリシツクな集積回路中のパラシチツクなトランジスタ−の駆動効果に対する保護デバイス

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JPH084123B2
JPH084123B2 JP61281622A JP28162286A JPH084123B2 JP H084123 B2 JPH084123 B2 JP H084123B2 JP 61281622 A JP61281622 A JP 61281622A JP 28162286 A JP28162286 A JP 28162286A JP H084123 B2 JPH084123 B2 JP H084123B2
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JP
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transistor
pnp
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メッニティ ピエトロ
アルツァーティ アンジェロ
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エツセヂエツセ ミクロエレツトロ−ニカ エツセ・ピ・ア
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D89/00Aspects of integrated devices not covered by groups H10D84/00 - H10D88/00
    • H10D89/60Integrated devices comprising arrangements for electrical or thermal protection, e.g. protection circuits against electrostatic discharge [ESD]

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  • Bipolar Integrated Circuits (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、バイポーラー型モノリシック集積回路のパ
ラシチックトランジスターの駆動効果に対する、PNPパ
ワートランジスターのための保護デバイスに関する。
(従来技術及びその問題点) 当業者に周知な通り、バイポーラー技術のモノリシッ
クな集積回路では、例えば負荷インピーダンスの過度の
偏倚や回路の操作中の他の異常状態により生ずる1又は
それ以上のトランジスターの飽和等の極端な作動条件の
発生により証明される回路配置中に物理的に隣接する能
動デバイス中の“相互作用”に関する特別な問題があ
る。
該“相互作用”は、特定の隣接するPNPトランジスタ
ー中で、デバイスの異常な駆動を伴って真性トランジス
ターの接合を通して“パラシチックなトランジスター”
の形成、つまりエクサイテーションを示し、これは破壊
的な降伏現象ももたらす。
一般にこの問題は、トランジスターが偶然に例えば集
積回路の外のトランジスターの負荷インピーダンスの変
化により飽和に導かれることだけでなく、比較的高い電
流レベルの両者の場合に、集積回路の出力段の集積パワ
ートランジスターの場合に特別の関心がある。
しかし、出力パワー段の条件とは異なった一連の回路
条件が存在し、そこでは上記した問題が生じている。
例えばそのような問題は、誘導的又は容量的な負荷を
駆動し、従って所謂“ビローグラウンド(below groun
d)”の問題を受けやすい回路中で特別の関心がある。
(発明の目的) 本発明の主目的は、集積回路の操作の特別の条件が発
生したときにパラシチックなトランジスターを発生させ
る効果を効果的に妨げるための保護デバイスを提供する
ことにある。
(問題点を解決するための手段) この目的及び他の利点は、PNP+NPNの典型的な集積複
合構造を、そのコレクターとエミッターを、それぞれPN
P+NPNの複合構造のベースとエミッター間に接続したパ
ラシチックなNPNトランジスターによる不当な駆動から
保護することに特別の効果を生じさせる本発明の対象で
ある保護デバイスにより得ることができる。
本発明の保護デバイスは、集積回路の配置の好適な位
置に、保護されるべきPNPトランジスター(又はPNP+NP
Nの複合構造)のベース接続点に接続されたコレクター
を有するPNPトランジスターを挿入することにより満た
され、そしてそのエミッターは保護されるべきPNPトラ
ンジスターのエミッターと同じ接続点又は保護されるべ
きPNPトランジスターのエミッターの接続点の電圧より
高い電圧の接続点に接続されていてもよく、一方保護ト
ランジスターのベースは接続されずに残されていてもよ
いがより好ましくはそれはトランジスターのβを制御す
るためのネットワークに好適に接続されている。
トランジスターのβのためのこのような制御ネットワ
ークは、まず第1に反漏洩機能、つまり保護トランジス
ターが非永続的“事件”により不当に通電される可能性
を減少させる機能を有し、更にこのような制御ネットワ
ークの適用はβ(設計段階で)を正確に調節し保護トラ
ンジスターのより効率的な介在を提供することを許容す
る。
該制御ネットワークは、保護トランジスターのベース
とエミッター間に接続されたダイオード及び/又は抵抗
により構成されている。
本発明の目的に従って、パラシチックトランジスター
は集積回路中の配置における種々の領域又は“ポケッ
ト”に関するその相対位置と大きさのためそれが偶然に
オンになったときはいつでも、保護されるべきPNPトラ
ンジスター(又はPNP+NPNの複合構造)だけでなく保護
トランジスターとも相互作用をして、該保護PNPトラン
ジスターが保護されるべきPNPトランジスターのベース
接続点にパラシチックトランジスターによりそれがオン
になった結果生ずる該接続点から引き抜かれる電流に等
しいかより大きな量の電流を供給して、これにより前記
保護されるべきPNPトランジスター(又はPNP+NPNの複
合構造)がパラシチックトランジスターにより不当にオ
ンにされることを防止する。
このような条件は、保護されるべきPNPトランジスタ
ーの大きさに類似した大きさの保護PNPトランジスター
を製造し、パラシチックトランジスターのエミッターポ
ケット(異常に低い電圧を受けやすい真性トランジスタ
ーのコレクターのポケットに典型的に対応する)から実
質的に類似した距離にある該2つのPNPトランジスター
のベースに関して2つのポケット又は領域を配列させる
ことにより得ることもでき、これにより、(釣り合いに
よって)該パラシチックトランジスターは保護PNPトラ
ンジスターのベースからだけでなく保護されるべきPNP
トランジスターのベースの接続点からの両者から実質的
に同一の電流を引き抜き従って保護トランジスターはそ
のコレクターを通して保護されるべきPNPトランジスタ
ーのベースの接続点に、少なくともパラシチックトラン
ジスターにより引き抜かれる電流と等しいかより大きい
電流を出力する。
しかしより有利にするためには、保護トランジスター
のβを好適に調節して(ベースの極性のあるネットワー
クに好適な値の抵抗を挿入することにより)、保護され
るべきトランジスターのベースの接続点への出力電流を
バランスさせるための保護PNPトランジスターのゲイン
の複式の効果を開発し、このような接続点からパラシチ
ックトランジスターにより引き抜かれる量と等しいかよ
り大きくすることが好ましい。
それの利点は、ある限界内で満足すべき補償を得るた
めの好適な方法で保護PNPトランジスターのβを調節す
ることが可能である限り、保護PNPトランジスターの大
きさを大幅に減少させることと、集積回路の配置中の異
なった真性トランジスターに関する種々のポケット又は
領域の空間的な配置の選択の自由度を大きくする可能性
とから成る。
本発明をより容易に理解することを目的として、添付
図面を参照しかつ本発明の好ましい実施例を例示しなが
ら説明を進める。
(実施例) 第1図は、本発明が関連する技術的問題の解決法と本
発明に従ってそのような問題が解決される方法の両者を
例示する役割を果たすバイポーラー型のモノリシックな
集積回路の回路部分のダイアグラムである。
第2図は、第1図の集積回路の配置、つまりトポグラ
フィー中で、パラシチックなトランジスターが必然的に
互いに近接して配置された真性トランジスターと相互作
用する方法を概略的に示すものである。
第3図は、第1図のような集積回路で共通して使用さ
れるPNP+NPNの典型的な複合構造をもたらし、第1図の
NPNトランジスターT1の機能だけでなく、パラシチック
なトランジスターがそれに隣接する真性のPNPトランジ
スターと相互作用を行うネガチィブで危険な方法を有す
る第1図の回路ダイアグラムの部分である。
第4図は、本発明に従って修正された上記第3図の回
路ダイアグラムと同じ部分である。
第1図の回路は、モノリシックに集積されたトランジ
スターT1、T2、T3及びT4が集積回路のピン又はターミナ
ルA及びBに接続された外部コイルLにより第1図中に
表された誘導負荷を駆動するために必要な典型的な場合
を示している。
第1図の特別な回路が動作される方法は、容易に理解
され、IN1及びIN2ターミナルにそれぞれ適用されるシグ
ナルの電圧の次のレベル条件によりまとめることができ
る。
IN1=高 T1=オン T2=オフ IN1=低 T1=オフ T2=オン IN2=高 T3=オン T4=オフ IN2=低 T3=オフ T4=オン IN1が高くIN2が低い、つまりトランジスターT1及びT4
がオンでトランジスターT2及びT3がオフである特別な場
合を仮定すると、ターミナルA及びB間のコイルL中に
は、電圧VCCと負荷Lの特性により決定される値の方向
→を有する電流が生ずる。
今IN1の状態を逆転させる、つまりシグナルを高い値
から低い値にすると、トランジスターT1がオフになりト
ランジスターT2がオンになる。そしてスイッチングの初
めの状態からコイルLを通る電流Iの相殺までで接続点
Aは−VD2に等しい負の電圧になる。コイルLを通る電
流が鋭い強度変化を有することができないため、これは
同じ流れの方向A→Bを維持する傾向にある。
オフにされたトランジスターT1を電流は通ることがで
きず、他方逆方向にバイアスされたダイオードD1も通る
ことができず更に逆方向に通ることができるようにされ
たT2も通ることができないので、可能な経路はダイオー
ドD2を通るもののみで、接地された該ダイオードは接続
点Aの電圧を−VD2(−0.7V)にする。その結果トラン
ジスターT2のコレクターも−0.7Vとなる。
コレクターが−0.7Vとなることのあるバイポーラー型
集積回路では、それがパラシチックなトランジスターを
刺激してデバイスの操作中にいくつかの異常な状況を作
りだす。
該現象は第2図に概略的に例示され、そこでは集積回
路の個々のトランジスターに関連する多くのポケット又
は領域として四角形1、2、3及び4が示されている。
例えばポケット又は領域1(例えば第1図の回路のトラ
ンジスターT2のコレクター領域に対応する)の電圧が−
0.7Vに落ちると、該図中に符号で示されたパラシチック
なトランジスターがオンになり、他の(真性)トランジ
スターの隣接するポケット又は領域から電流を引き抜
く。もし近くに以下に例示するように接続されたPNPト
ランジスターがありそれが前記パラシチックなトランジ
スターにより不当にオンにされると、該状況は非常に臨
界的になる。
当業者に周知な通り、第1図の回路のトランジスター
T1を満たすために通常使用される構造は一般に、四角の
点線で第3図中に示されたPNPトランジスターT1A及びNP
NトランジスターT1Bにより形成されたPNP+NPNの集積複
合構造である。従ってパラシチックトランジスターがPN
PトランジスターT1Aを駆動し、それがNPNトランジスタ
ーT1Bを駆動することにより、集積回路の正常な操作で
はオフに維持されたままの構造T1を通電状態に導く。
パラシチックトランジスターによるこのような異常な
駆動は、複合構造T1の不可逆的な降伏現象の可能性も伴
う。
このような場合には、明らかにポケット又は領域は大
地よりも低い電圧にされたもの、つまり特定の例ではト
ランジスターT2のコレクターにより近く位置し、パラシ
チックトランジスターによりより強く影響される。他
方、回路の配置中の異なったトランジスターに属する領
域を十分に離間させてパラシチックトランジスターのエ
クサイテーションの結果である効果を防止し又は減少さ
せることは明らかな集積上の要求のためしばしば不可能
となることがある。
本発明の対象である保護デバイスが第4図に概略的に
例示され、第4図は本発明に従って修正された上記第3
図の回路ダイアグラムの同じ部分を示している。
保護PNPトランジスターTIは、トランジスターT2のコ
レクターのポケット又は領域のすぐ近くの集積回路の配
置中に、好ましくはこの後者のポケットにトランジスタ
ーT1Aよりも近くなるように位置している。
該保護PNPトランジスターTIは、保護されるべきPNPト
ランジスターT1Aのベースの接続点に接続されたコレク
ターと、該トランジスターT1Aのエミッターの接続点に
接続されたエミッター(しかしその代わりに前述のTI
エミッターはT1Aのエミッターの電圧よりも大きい電圧
の接続点に接続していてもよい)と、該保護トランジス
ターTIのベースとエミッター間にダイオード又は好まし
くは好適な値の抵抗を接続することにより一般に製造さ
れる制御バイアスネットワークに接続されたベースとを
有している。
例えば該保護トランジスターTIがそのベースポケット
の区画が保護されるべきトランジスターT1Aのベースポ
ケットの区画のおおよそ半分に対応し、該2つのポケッ
トがおおよそトランジスターT2のコレクターのポケット
から同じ距離だけ離れていると仮定すると、これらの条
件下では接続点A(つまりトランジスターT2のコレクタ
ー)の電圧の降下により大地の電圧より低いエキサイト
されたパラシチックトランジスターは、保護トランジス
ターTIと保護されるべきトランジスターT1Aのそれぞれ
のベースに対して類似した作用を有する。
換言すると、パラシチックトランジスターが例えば接
続点1から50μAを引き抜くと、それは接続点2(TI
ベースのポケットと比較して二倍のサイズを有するT1A
のベースのポケット)から約100μAを引き抜く。
しかし同時に、保護トランジスターTIはβ×50μAに
等しい電流を接続点2に出力し、接続点2の電流を集め
ると保護されるべきトランジスターT1Aはβ×50−100μ
Aに等しい電流をそのベースに有することになる。
従って設計の段階で注意を払って、ベースのバイアス
ネットワーク中に好適な値の抵抗を挿入することにより
約2になるようにする等して保護トランジスターTIのβ
を調節すると、保護トランジスターによる接続点2への
電流の出力が100μAに等しくなり、これによりトラン
ジスターT1Aはオフに維持されて異常なオンが生じるこ
とを防止する。
特に好ましい特定の適用につき本発明を説明してきた
が、当業者には明らかであるように、本発明は本発明の
範囲内で異なった型の回路に成功裏に適用することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明が関連する技術的問題の解決法と本発
明に従ってそのような問題が解決される方法の両者を例
示する役割を果たすバイポーラー型のモノリシックな集
積回路の回路部分のダイアグラムである。 第2図は、第1図の集積回路の配置、つまりトポグラフ
ィー中で、パラシチックなトランジスターが必然的に互
いに近接して配置された真性トランジスターと相互作用
する方法を概略的に示すものである。 第3図は、第1図のような集積回路で共通して使用され
るPNP+NPNの典型的な複合構造をもたらし、第1図のNP
NトランジスターT1の機能だけでなく、パラシチックな
トランジスターがそれに隣接する真性のPNPトランジス
ターと相互作用を行うネガチィブで危険な方法を有する
第1図の回路ダイアグラムの部分である。 第4図は、本発明に従って修正された上記第3図の回路
ダイアグラムと同じ部分である。 TI……保護トランジスター T1A……保護されるべきトランジスター T1、T2、T3及びT4……トランジスター A、B……接続点 L……コイル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 23/62 H03K 17/08 B 0836−5K

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】保護されるべきトランジスターのベースの
    接続点に接続されたコレクターと該保護されるべきトラ
    ンジスターのエミッターの電圧と等しいかより大きい電
    圧である接続点に接続されたエミッターを有する保護PN
    Pトランジスターから成り、パラシチックなトランジス
    ターが前記保護されるべきトランジスター及び保護トラ
    ンジスターのベースから電流を吸引し、該PNP保護トラ
    ンジスターが保護されるべきPNPトランジスターのベー
    スへバランスさせるための電流を供給するように接続さ
    れた、該保護トランジスターが集積回路中の前記保護さ
    れるべきPNPトランジスターに実質的に隣接した位置に
    存在する、バイポーラー型モノリシック集積回路の配置
    における隣接するPNPトランジスターへのパラシチック
    なトランジスターの駆動効果に対する保護デバイス。
  2. 【請求項2】保護PNPトランジスターのベースが接続さ
    れずに残されている特許請求の範囲第1項に記載の保護
    デバイス。
  3. 【請求項3】保護PNPトランジスターのベースがβを制
    御するためのネットワークに接続されている特許請求の
    範囲第1項に記載の保護デバイス。
  4. 【請求項4】保護PNPトランジスターが保護されるべきP
    NPトランジスターと実質的に同じ大きさを有し、それぞ
    れのベースのポケットがパラシチックトランジスターの
    エミッターのポケットから実質的に同じ距離にあり、か
    つ該保護トランジスターのβが実質的に1に等しい特許
    請求の範囲第3項に記載の保護デバイス。
  5. 【請求項5】保護PNPトランジスターの大きさが保護さ
    れるべきPNPトランジスターの大きさよりも小さく、β
    が1より大きい特許請求の範囲第1項に記載の保護デバ
    イス。
JP61281622A 1985-11-27 1986-11-26 モノリシツクな集積回路中のパラシチツクなトランジスタ−の駆動効果に対する保護デバイス Expired - Lifetime JPH084123B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT23012A/85 1985-11-27
IT23012/85A IT1186110B (it) 1985-11-27 1985-11-27 Dispositivo di protezione contro l'effetto filotante di transitori parassiti in circuiti integrati monolitici

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS62188356A JPS62188356A (ja) 1987-08-17
JPH084123B2 true JPH084123B2 (ja) 1996-01-17

Family

ID=11202872

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP61281622A Expired - Lifetime JPH084123B2 (ja) 1985-11-27 1986-11-26 モノリシツクな集積回路中のパラシチツクなトランジスタ−の駆動効果に対する保護デバイス

Country Status (6)

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US (1) US4775912A (ja)
JP (1) JPH084123B2 (ja)
DE (1) DE3639731C2 (ja)
FR (1) FR2590726B1 (ja)
IT (1) IT1186110B (ja)
NL (1) NL8602983A (ja)

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FR2590726A1 (fr) 1987-05-29
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