[发明专利]一种静电保护电路及一种SCR器件

说明书

技术领域

本发明涉及电路电子技术领域，具体涉及一种静电保护电路及一种SCR器件。

背景技术

Electrostatic discharge(ESD)问题在IC产品中随着节点的变小而日趋严重。常用的ESD保护器件有MOS,DIODE,SCR。其中SCR单位尺寸的ESD保护能力最强。图1是常用的基于NMOS的ESD保护结构。利用RC耦合的特性，当VDD上有正向ESD脉冲时，RC耦合效果使得最后一级NMOS的栅极变高，NMOS开启放电。缺点在于NMOS的单位尺寸放电能力比较差，此电路设计需要非常大尺寸的放电NMOS晶体管。由于NMOS尺寸很大，所以前级需采用3级反相器的结构，以保证NMOS能够在ESD状况下更快地导通放电。图2是传统的SCR结构。SCR的触发电压取决于NW/PW的反向击穿电压，通常该击穿电压过高导致SCR的触发电压(Vt1)过高。同时，由于SCR的保持电压(Vh)、保持电流(Ih)都很低，使得SCR容易误触发而发生闩锁效应(Latch-up)。为了解决此问题，图3是现有技术中的低电压触发SCR(LVTSCR)。N+/PW的反向击穿电压远低于NW/PW，使得SCR的触发电压比传统SCR有所降低。因此，如何设计一种关于SCR电路的静电保护成为本领域技术人员面临的一大难题。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种静电保护电路及一种用于静电保护的SCR器件，通过构建一包括SCR模块、触发模块和电流产生单元的静电保护电路，当VDD有正的ESD脉冲时，RC耦合效应使得第一PMOS晶体管的栅极变为低电平，第一PMOS晶体管开启泄放ESD电流，产生从VDD经第一PMOS晶体管、第一NMOS晶体管到GND的第一电流。此时第二NMOS晶体管也导通，根据电流镜的原理，产生的电流第二电流与第一电流的比例取决于第二NMOS晶体管与第一NMOS晶体管的尺寸比例。通过控制第一电流，我们可以得到我们需要大小的第二电流，第二电流经过与第二电阻连接的位于栅极一侧的掺杂区、流过第一电阻Rnwell，第一电阻Rnwell两端的产生压降，使得寄生的PNP晶体管的发射极-基极正偏，PNP晶体管开启，PNP晶体管的集电极电流流经第二电阻Rpwell使得NPN晶体管的基极-发射极正偏，NPN晶体管开启，此正反馈效应使得PNP晶体管、NPN晶体管形成的SCR开启放电，该技术方案具体为：

一种静电保护电路，其中，所述电路包括：

SCR模块，包括串联连接的第一电阻、NPN晶体管和串联连接的的PNP晶体管、第二电阻，所述第一电阻的一端连接到第一参考电压，所述第一电阻的与所述一端相对的另一端与PNP晶体管的基极共同连接到NPN晶体管的集电极，所述第二电阻的一端连接到第二参考电压，所述第二电阻的相对于与所述一端的另一端与NPN的基极共同连接到PNP晶体管的集电极，以及

所述NPN晶体管的发射极连接到第二参考电压，所述PNP的发射极连接到第一参考电压；

触发模块，提供触发信号；

电流产生单元，在接收到所述触发信号时提供一个预设电流；

其中当施加在第一参考电压上的ESD静电脉冲在触发所述触发模块产生触发信号时，电流产生单元产生的预设电流流经第一电阻，藉此在第一电阻上产生压降从而使PNP晶体管导通并进一步使NPN晶体管导通来触发SCR导通，以此释放ESD静电来稳定该第一参考电压。

上述的静电保护电路，其中，所述触发信号为低电平触发信号。

上述的静电保护电路，其中，所述电流产生单元接收到所述低电平触发信号时提供所述预设电流。

上述的静电保护电路，其中，所述触发模块包括串联在第一参考电压和第二参考电压之间的电容和第三电阻，和包括一个反相器，所述电容和所述第三电阻互连处的节点产生的信号通过反相器反相后输出作为触发信号。

上述的静电保护电路，其中，所述电容和所述第三电阻分压在第一节点处产生高电平，经过所述反相器反向，以使所述触发信号产生低电平。

上述的静电保护电路，其中，所述电流产生单元包括串联在第一参考电压和第二参考电压之间第一PMOS晶体管和第一NMOS晶体管，以及

与所述第一NMOS晶体管构成电流镜的第二NMOS晶体管；

其中所述第二NMOS晶体管与PNP晶体管的基极之间连接有一个第四电阻，第一PMOS晶体管的栅极接收的所述触发信号时所述第一PMOS晶体管和所述第一NMOS晶体管导通，产生流经所述第二NMOS晶体管的所述预设电流。