[发明专利]双向静电放电保护电路及相关的射频识别标签有效

专利信息
申请号: 201010521165.5 申请日: 2010-10-22
公开(公告)号: CN102142434A 公开(公告)日: 2011-08-03
发明(设计)人: 蔡铭宪;周淳朴;薛福隆;宋明相 申请(专利权)人: 台湾积体电路制造股份有限公司
主分类号: H01L27/02 分类号: H01L27/02;H01L29/74;H01L29/06;H02H9/00;G06K19/067
代理公司: 隆天国际知识产权代理有限公司 72003 代理人: 姜燕;陈晨
地址: 中国台*** 国省代码: 中国台湾;71
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摘要:
搜索关键词: 双向 静电 放电 保护 电路 相关 射频 识别 标签
【说明书】:

技术领域

发明涉及静电放电保护,尤其涉及一种用于射频识别标签具有双向静电放电保护的电路及相关的射频识别标签。

背景技术

静电放电对于电路设计者而言一直是一个严重的问题,各种环境源都可产生静电电压,其电压可高达几千甚至几万伏特。在放电期间高暂态电流(high transient currents)会借由所产生的高温溶解电路元件进而破坏装备。

一般集成电路(ICs)的接脚都会连接静电放电保护电路,集成电路中与外部连接的接脚通常负责供应电源、传输信号及耦接至接地。一般静电放电保护电路有正常运行及静电保护两种模式。当集成电路在正常运行模式下,静电放电保护电路会将通过其本身的电流截止,对于集成电路而言此时静电放电保护电路形同不存在。在静电保护模式下,静电放电保护电路提供保护集成电路的作用,借由快速的将静电引导致电源或引导至地来保护电路及元件免受伤害。

静电放电保护在射频识别标签的电路设计及测量上是一件重要的考虑,在一射频识别系统中射频识别标签(也称射频识别询答器)是用来与一射频识别读取器(也称射频识别询问器)沟通的装置。射频识别标签有主动、半主动及被动式三种。主动式标签本身装载电源,可与射频识别读取器沟通。半主动式标签的电源供应则是驱动电子元件,但不与射频识别读取器进行沟通。被动式标签完全仰赖射频识别读取器提供充分的能量,以运行电路及与读取器进行沟通。在被动式标签中,天线的输入脚连接至一金属-绝缘体-金属电容(简称MIM电容)的一端用以检测信号,而MIM电容的另一端连接至一二极管。静电通常在制造射频识别条码(labels)的过程中产生,并且金属-绝缘体-金属的构造在组装天线的过程中有损坏风险。所以在组装天线和测试中,提供静电放电旁路路径去防止静电放电是很重要的。

常见的静电放电保护电路在一个特定的频率(a frequency of interest)下可能会改变射频识别标签的输入阻抗,导致电力传输效率(power transferefficiency)明显地降低,因此在使用传统技术的射频识别标签中,可能对静电放电保护的范围要加以实际的限制。当静电放电发生时,射频识别标签的静电放电保护电路应提供一个避开底层核心电路(underlying core circuit)的低阻抗路径,并在射频识别标签正常运行时,对底层核心电路而言,静电放电保护电路是不存在的(transparent)。来自射频识别天线上的功率输入可能大于0dBm,相当于振幅值7伏特。

在一般的射频正常运行中,因为低触发电压不易开启静电放电保护电路,所以一般公知的静电放电保护电路不适合大信号(大摆幅)的射频识别标签的运行。因为低吸持电压(holding voltage)会使得静电放电保护电路无法关闭,所以一般的静电放电保护电路也易受闩锁效应(停留在开启状态)影响。

因此,需要一种适用于保护射频识别标签的静电放电保护电路不会有闩锁效应并且不会干扰射频识别标签的正常运行中。

发明内容

为了解决现有技术的问题,本发明的实施例提供一种双向静电放电保护电路,包括一双向硅控整流器,形成在一基板中,双向硅控整流器包括一第一P型阱区及一第二P型阱区,位于一N型阱区的两侧;一深N型阱区,位于第一P型阱区、第二P型阱区及N型阱区之下;一第一N型区及一第二N型区,分别在第一P型阱区及第二P型阱区中,第一N型区及第二N型区分别耦接至一第一接垫及一第二接垫;以及一第一P型区及一第二P型区,分别在第一N型阱区及第二N型阱区中,第一P型区及第二P型区分别耦接至第一接垫及第二接垫,第一P型区及第二P型区分别较第一N型区及第二N型区接近N型阱区。

本发明的实施例也提供一种具有双向静电放电保护的射频识别标签,包括一核心射频识别模块,以及一双向静电放电保护电路。双向静电放电保护电路包括一第一寄生NPN双载流子晶体管、一第二寄生NPN双载流子晶体管,以及一寄生PNP双载流子晶体管。其中第一寄生NPN双载流子晶体管和寄生PNP双载流子晶体管定义为一第一硅控整流器,第二寄生NPN双载流子晶体管及寄生PNP双载流子晶体管定义为一第二硅控整流器,并且第一硅控整流器及上述第二硅控整流器提供用以释放一第一极性的静电电压以及一第二极性的静电电压的路径。双向静电放电保护电路具有一触发电压,触发电压高过正常运行模式下输入至一射频识别标签的一射频输入信号输入的一最大期望振幅,用以保护核心射频识别模块,并在未受到静电放电事件时,不会干扰上述核心射频识别模块的正常动作。

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