[发明专利]半导体集成电路的保护电路、其驱动方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及半导体集成电路的保护电路及其驱动方法，特别地， 涉及保护半导体集成电路或包括多个半导体集成电路的系统以抵抗浪 涌(against a surge)的保护电路、以及该保护电路的驱动方法。

背景技术

近来，环境问题在各种技术领域中被关注，例如要求减少CO₂。 在这样的情况下，需要有在电气和电子装置中尽可能多地减少能耗的 技术。近来的电气和电子装置包括多个半导体集成电路(下文中称为 IC)，并且因为上述减少能耗的目的，采用了不向不被使用的IC施 加电压源的技术。在许多应用中，对系统进行控制的控制IC被保持 在操作状态，而仅当需要时才向另一个IC供给电压源。假设控制IC 为IC2，另一介IC为IC1。

用于半导体集成电路的传统已知的保护电路包括：例如，如日本 专利申请公开No.H05-021714中公开的利用PN结二极管的保护电 路、和如日本专利申请公开No.2000-058666中公开的利用MOSFET 的阶跃恢复(snapback)特性的保护电路。

图7示出了用于向两个IC，IC1和IC2，施加不同的电源电压 的传统系统连接。图7示出了其中PN结二极管被用作保护电路的例 子。

当IC1和IC2的电源由各自的系统控制时，各自的系统的电源 电压的上升定时可能不能彼此一致。于是，电源电压中的一个可能较 早上升。在该情况下，例如，IC1的电源电压Vcc1不被施加并处于 地电位(GND)。IC2的电源电压Vcc2已被施加。因此，来自IC2 的缓冲器输出处于高电平，即IC2输出电源电压Vcc2。此时，对 IC1的保护二极管D1施加电源电压Vcc2。也就是说，以正向对保护 二极管D1施加至少几V的电压。因此，几安培的电流可流过保护二 极管D1，从而热击穿保护二极管D1。当保护二极管D1被击穿时， 系统可能无法操作。

图8示出了其中MOSFET被用作IC1的保护电路的系统连接的 例子。同样，在该情况下，由于在保护PMOSFET的背栅极(back gate)和漏极之间存在的寄生PN二极管D1，可出现类似的现象。 此外，大电流的流动可导致CMOS工艺中存在的PNPN结构被闩锁 (latch up)。

为了防止过电流(excessive current)流过保护部件并防止可能 的闩锁，传统上采取下述措施。

(1)控制被施加于每一个IC的电源序列。

(2)在可对其施加等于或高于电源电压的电压的端子中放置串 联电阻器。

然而，不利的是，(1)中的措施增加了系统成本，而(2)中的 措施不能被用于高速接口。

发明内容

本发明的目的是解决上述问题，并保持用以提供抵抗浪涌的保护 的能力。

本发明提供一种用于保护半导体集成电路以抵抗浪涌的保护电 路，该保护电路包括：用于检测施加于半导体集成电路的浪涌的浪涌 检测电路、和用于吸收该浪涌的保护部件，其中该保护部件连接在用 于向半导体集成电路供给信号的信号端子和用于供给电源电压的电源 端子之间，当电源电压不大于足以正常地操作半导体集成电路的电 压、并且浪涌检测电路未检测到浪涌时，保护部件被设置在限流状态 中，当电源电压不大于足以正常地操作半导体集成电路的电压、并且 浪涌检测电路检测到浪涌时，保护部件被设置在非限流状态中。

此外，本发明提供一种保护电路的驱动方法，该保护电路具有被 布置在用于向半导体集成电路供给信号的信号端子和用于供给电源电 压的电源端子之间的保护部件，该保护部件吸收施加到半导体集成电 路的浪涌，其中，当电源电压不大于足以正常地操作半导体集成电路 的电压、并且浪涌检测电路未检测到浪涌时，保护部件被设置在限流 状态中，当电源电压不大于足以正常地操作半导体集成电路的电压、 并且浪涌检测电路检测到浪涌时，保护部件被设置在非限流状态中。

此处使用的“浪涌”是指由静电产生的瞬态(transient)过电压 和瞬态过电流，不包括基于DC的过电压或过电流。浪涌的例子包括 对其假设来自人体的静电放电的人体模型、和对其假设来自设备的放 电的机器模型；在静电测试中使用所述模型。