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JPS62125659A - input protection circuit - Google Patents

input protection circuit

Info

Publication number
JPS62125659A
JPS62125659A JP60265503A JP26550385A JPS62125659A JP S62125659 A JPS62125659 A JP S62125659A JP 60265503 A JP60265503 A JP 60265503A JP 26550385 A JP26550385 A JP 26550385A JP S62125659 A JPS62125659 A JP S62125659A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor layer
type
transistor
potential
circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP60265503A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0521344B2 (en
Inventor
Yasuo Taguchi
田口 康夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP60265503A priority Critical patent/JPS62125659A/en
Publication of JPS62125659A publication Critical patent/JPS62125659A/en
Publication of JPH0521344B2 publication Critical patent/JPH0521344B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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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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  • Element Separation (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Bipolar Integrated Circuits (AREA)

Abstract

PURPOSE:To prevent a potential from varying at load voltage applying time by forming a second conductivity type sixth semiconductor layer formed to surround the periphery of a fourth semiconductor layer and applied with a reference voltage. CONSTITUTION:A transistor 11 is set at an N-type insular region 25 to a negative polarity potential when a negative polarity voltage is supplied to an input terminal 10. At this time, a parasitic current tends to flow in a passage of other N-type insular region, a P-type substrate and an N-type insular region 26, but since an N<+> type semiconductor layer 30 including an N-type impurity is formed in high density around the region 25, most parasitic current generated in the transistor 11 flows in a passage of the layer 30, an N-type semiconductor device 22, a P<+> type semiconductor layer 23 and the region 25. Accordingly, this transistor 11 does not almost affect other circuit. Thus, even if a negative polarity voltage is applied to the terminal 10, a potential variation does not substantially occur in other circuit.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] この発明はA/Dコンバータ用集積回路、回転検出回路
用集積回路、自動車用集積回路などの半導体集積回路の
入力段に設けられる入力保護回路に係り、特に入力電圧
が負極性になる可能性があり、この負極性電圧による他
の回路への悪影響を抑制するようにしたものである。
[Detailed Description of the Invention] [Technical Field of the Invention] The present invention relates to an input protection circuit provided at the input stage of a semiconductor integrated circuit such as an integrated circuit for an A/D converter, an integrated circuit for a rotation detection circuit, or an integrated circuit for an automobile. In particular, there is a possibility that the input voltage becomes negative polarity, and the negative influence of this negative polarity voltage on other circuits is suppressed.

[発明の技術的背景とその問題点] 第5図はバイポーラトランジスタによって構成され、例
えば三つのアナログ入力電圧Vin、f!i、 。
[Technical background of the invention and its problems] Fig. 5 is composed of bipolar transistors, and for example, three analog input voltages Vin, f! i.

V inB 、 V inCのいずれかを選択してA/
D変換するA/D変換回路の入力段に設けられるマルチ
プレクサ回路部の構成を示す回路図である。このマルチ
プレクサ回路部において、入力電圧VinAを選択する
場合には選択信号5ELAのみが“OI+レベルにされ
、残りの選択信号S E L B 。
Select either V inB or V inC and press A/
FIG. 2 is a circuit diagram showing the configuration of a multiplexer circuit section provided at the input stage of an A/D conversion circuit that performs D conversion. In this multiplexer circuit section, when selecting the input voltage VinA, only the selection signal 5ELA is set to the "OI+ level" and the remaining selection signal S.sub.ELB.

5ELCは゛1″レベルにされる。信号5ELB。5ELC is set to "1" level. Signal 5ELB.

5ELCが1111+レベルにされるとnpnt−ラン
ジスタ51B及び51Cがそれぞれオンするので、pn
pトランジスタ52B及び52Gそれぞれのエミッタ電
位はほぼアース電位にされる。他方、信号5ELAがi
r O++レベルなのでnpnt−ランジスタ51Aが
オフし、ベースに入力電圧V inAが供給されている
pnpトランジスタ53Aのエミッタ電位がVin八よ
りもこのトランジスタ53Aのベース、エミッタ間電圧
VBE53だけ高い電位(V inA+VBE53)に
され、かつベースがこの1〜ランジスタ53Aのエミッ
タに接続されているpnpトランジスタ52Aのエミッ
タ電位が1−配電位(VinA+VBE53)よりもこ
のトランジスタ52Aのベース、エミッタ間電圧VBE
52だけ高い電位(V+nA+VB E 53+ VB
 E 52)にされる。
When 5ELC is set to 1111+ level, npnt- transistors 51B and 51C are turned on, so pn
The emitter potential of each of p-transistors 52B and 52G is set to approximately ground potential. On the other hand, signal 5ELA is i
Since it is at the r O++ level, the npnt-transistor 51A is turned off, and the emitter potential of the pnp transistor 53A, whose base is supplied with the input voltage VinA, is higher than Vin8 by the base-emitter voltage VBE53 of this transistor 53A (V inA + VBE53). ) and whose base is connected to the emitters of the transistors 53A and 53A.
52 higher potential (V+nA+VB E 53+ VB
E 52).

一方、pn pI−ランジスタ54及び55からなる電
流ミラー回路、エミッタが接続されたnpnトランジス
タ56ないし59及び定電流源60は差動回路を構成し
ており、トランジスタ59のベース、コレクタ間が短絡
されているので、トランジスタ56ないし58のうちの
いずれか一つのベースに供給される電位と等しい電位が
1〜ランジスタ59のベース、コレクタ接続点に設cノ
られた出力端子61から出力される。従って、上記信@
SFL△のみが゛0″レベルにされているどきには、出
力端子61からはトランジスタ52Aのエミッタ電位(
V!nA+VBi53+ V B E 52)と等しい
電位が出力される。
On the other hand, a current mirror circuit consisting of pn pI transistors 54 and 55, npn transistors 56 to 59 whose emitters are connected, and a constant current source 60 constitute a differential circuit, and the base and collector of transistor 59 are short-circuited. Therefore, a potential equal to the potential supplied to the base of any one of the transistors 56 to 58 is outputted from the output terminal 61 provided at the connection point between the bases and collectors of the transistors 59 to 59. Therefore, the above belief @
When only SFL△ is set to the "0" level, the emitter potential of the transistor 52A (
V! A potential equal to nA+VBi53+VBE52) is output.

また信号SEI Bが゛0″レベルにされるときには、
npnt−ランジスタ51Bがオフし、ベースに入力電
圧Vin13が供給されているpnpトランジスタ53
Bのエミッタ電位がVinBよりもこのトランジスタ5
3Bのベース、エミッタ間電圧VBE53だけ高い電位
(VinB+VBE 53)にされ、かつベースがこの
トランジスタ53Bのエミッタに接続されているpnp
トランジスタ52Bのエミッタ電位が上記電位(Vin
B+VBE 53)よりもこのトランジスタ52Bのベ
ース、エミッタ間電圧VBE52だけ高い電位(Vin
B+Vn E 53+VBE52)にされ、この電位が
出力端子61から出力される。さらに信号5FLCが゛
O″レベルにされるときには、npnトランジスタ51
Gがオフし、ベースに入力電圧VinCが供給されてい
るpnpt−ランジスタ53Cのエミッタ電位がV i
r+Cよりもこのトランジスタ53Cのベース、エミッ
タ間電圧VBE53だけ高い電位(VinC+Vp E
 53)にされ、かつベースがこのトランジスタ53C
のエミッタに接続されているpnpトランジスタ52C
のエミッタ電位が上記電位(VinC十Vo E 53
)よりもこのトランジスタ52Cのベース、エミッタ間
電圧VBE52だけ高い電位(VinC+Vs E 5
3十V s E 52)にされ、この電位が出力端子6
1から出力される。そしてここで選択された電圧は、そ
の後、図示しないA/D変換回路部においてA/D変換
される。なお、第5図において62ないし67はそれぞ
れ定電流源である。
Further, when the signal SEI B is set to the "0" level,
npnt-transistor 51B is turned off, and the pnp transistor 53 whose base is supplied with the input voltage Vin13
This transistor 5 has an emitter potential of B higher than VinB.
A pnp whose potential is set to a higher potential (VinB+VBE 53) by the base-emitter voltage VBE53 of transistor 3B, and whose base is connected to the emitter of this transistor 53B.
The emitter potential of the transistor 52B is the above potential (Vin
The potential (Vin
B+VnE53+VBE52), and this potential is output from the output terminal 61. Furthermore, when the signal 5FLC is set to the "O" level, the npn transistor 51
G is off and the emitter potential of the pnpt transistor 53C whose base is supplied with the input voltage VinC is Vi
The potential (VinC+Vp E
53), and the base is this transistor 53C.
pnp transistor 52C connected to the emitter of
The emitter potential of is the above potential (VinC + Vo E 53
) is higher than the base-emitter voltage VBE52 of this transistor 52C (VinC+Vs E 5
30V s E 52), and this potential is applied to the output terminal 6.
Output from 1. The voltage selected here is then A/D converted in an A/D conversion circuit section (not shown). In addition, in FIG. 5, 62 to 67 are constant current sources, respectively.

第6図は上記のような回路を集積回路化したときの上記
トランジスタ53A 、 538 、530の部分の素
子構造を示す断面図である。P型の半導体基板71上に
はN型半導体層72が例えばエピタキシャル法によって
形成されている。このN型半導体層72はP1型型半体
層73で分離されたN型の島領域74.75.16が形
成されており、それぞれの島領域74.75.76内に
はP型半導体層77.78.79それぞれが形成されて
いる。すなわち、上記各トランジスタ53A、 53B
 、 53Cは、P型半導体1iI77.78.79そ
れぞれをエミッタ、島領域74.75.76それぞれを
ベース、P型の半導体基板71を共通のコレクタとして
構成されており、この半導体基板71は接地されている
FIG. 6 is a sectional view showing the element structure of the transistors 53A, 538, and 530 when the circuit as described above is integrated. An N-type semiconductor layer 72 is formed on a P-type semiconductor substrate 71 by, for example, an epitaxial method. This N-type semiconductor layer 72 has N-type island regions 74,75,16 separated by a P1-type half layer 73, and each island region 74,75,76 has a P-type semiconductor layer. 77, 78, and 79 are formed respectively. That is, each of the above transistors 53A, 53B
, 53C is configured such that the P-type semiconductors 1iI77, 78, and 79 are emitters, the island regions 74, 75, and 76 are bases, and the P-type semiconductor substrate 71 is a common collector, and this semiconductor substrate 71 is grounded. ing.

このような断面構造において、例えば入力電圧VinA
として負極性の電圧が印加された場合にはN型の島領域
74が負極性電位に設定される。このため、第6図中に
示1ように、接地されている基板71からこの島領域7
4に向かって11なる電流が流れる。他方、この電流1
1の影響により、上記島領域74に隣接した島領域75
から図示のような奇生電流12が流れる。このため、こ
の島領域75をベースとする前記1〜ランジスタ53 
Bの入力電圧V inBが影響を受けて低下し、これが
変換誤差発生の原因どなる。
In such a cross-sectional structure, for example, the input voltage VinA
When a negative voltage is applied, the N-type island region 74 is set to a negative potential. Therefore, as shown in FIG. 6, this island region 7 is
A current of 11 flows toward 4. On the other hand, this current 1
1, the island area 75 adjacent to the island area 74
An unnatural current 12 as shown flows from the circuit. For this reason, the first to transistors 53 based on this island region 75
The input voltage V inB of B is affected and decreases, which causes a conversion error.

そこで従来ではこのように負極性窓IJ印加時における
他の回路の電位変動を防止するため、第7図に示ずよう
に、上記のようなA/D変換回路が形成された集積回路
80の入力端子にダイオード81.82及び抵抗83な
どからなる保護回路を外付するようにしている。この保
護回路において、電圧Vinの入力端子84に負極性の
電圧が印加されるとダイオード81が導通し、この負極
性電圧による電流は接地電位に逃がされる。また、集積
回路80の内部で生じる負極性電圧による電流は抵抗8
3により十分に減衰されるので、上記のような伯の回路
に与える電位変動を十分に押さえることができる。なお
、もう1個のダイオード82は正極性の高電圧に対する
保護用の乙のである。
Conventionally, in order to prevent potential fluctuations in other circuits when the negative polarity window IJ is applied, as shown in FIG. A protection circuit consisting of diodes 81, 82 and a resistor 83 is externally connected to the input terminal. In this protection circuit, when a negative voltage is applied to the input terminal 84 of the voltage Vin, the diode 81 becomes conductive, and the current due to this negative voltage is released to the ground potential. Further, the current due to the negative polarity voltage generated inside the integrated circuit 80 is transferred to the resistor 8
Since it is sufficiently attenuated by 3, it is possible to sufficiently suppress potential fluctuations applied to the above-mentioned circuit. Note that the other diode 82 is for protection against high voltage of positive polarity.

ところが、このような保護回路を集積回路の外部に設け
ることは素子数が多くなるなどにより、価格の面から好
ましくない。そこでこのような保護回路を集積回路80
の内部に形成することは容易に考えられることがである
。ところが、単にこの保護回路をそのまま内蔵さ口ただ
けではダイオード81の奇生電流の影響により前記のよ
うな電位変動を防止することはできない。
However, providing such a protection circuit outside the integrated circuit increases the number of elements, which is undesirable from a cost perspective. Therefore, such a protection circuit is integrated into the integrated circuit 80.
It is easy to imagine that it could be formed inside the . However, by simply incorporating this protection circuit as is, it is not possible to prevent the above-mentioned potential fluctuation due to the influence of the stray current of the diode 81.

[発明の目的] この発明は上記のような事情を考慮し−Cなされたもの
であり、イの目的は集積回路に内蔵させることができ、
負極f1−電圧の印力旧時にお()る電位変動を防止す
ることができる入力保護回路を提供することにある。
[Object of the invention] This invention has been made in consideration of the above circumstances, and the object of the invention is to be able to be built into an integrated circuit,
An object of the present invention is to provide an input protection circuit that can prevent potential fluctuations that occur when a negative electrode f1 voltage is applied.

[発明の概要] 上記目的を達成でるため、この発明にあっては、基準電
位が印加された第11電型の半導体基体と、上記基体上
に形成され、M準電位が印加された第2導電型の第1半
導体層をコレクタ、この第1半導体層内に形成され、基
準電位が印加された第1導電型の第2半導体層をベース
、この第2半導体層内に形成された第2導電型の第3半
導体層をエミッタとし、第3半導体層に入力電圧が印加
される第1のトランジスタと、上記基体をコレクタ、上
記基体上に上記第1の半導体層とは分離して形成された
第2導電型の第4半導体層をベース、この第4半導体層
内に形成された第1導電型の第5半導体層をエミッタと
し、この第5半導体層に抵抗素子を介して上記入力電圧
が印加される入力用の第2のトランジスタと、上記第4
の半導体層の周囲を取り囲むように形成され、基準電位
が印加された第2導電型の第6の半導体層とを具備した
入力保護回路が提供されている。すなわち、負極性電圧
のクランプ手段としてスイッチング作用を持つ1−ラン
ジスタを使用することにより、基板に電流が流れ込むこ
とを防止し、また入力用の第2のトランジスタのベース
に対し抵抗素子を介して入力電圧を印加づることにより
ベースに流れ込む負極性電流の値を減衰させ、かつ、第
2のトランジスタの周囲を基板とは別体電型の第6の半
導体層で取り囲みこの半導体層を基準電位に設定するこ
とによりこの第2の1ヘランジスタから流れ出る負極性
電流を減衰するようにしている。
[Summary of the Invention] In order to achieve the above object, the present invention includes a semiconductor substrate of an eleventh voltage type to which a reference potential is applied, and a second semiconductor substrate formed on the substrate and to which an M quasi-potential is applied. A first conductivity type semiconductor layer is a collector, a first conductivity type second semiconductor layer formed within this first semiconductor layer and to which a reference potential is applied is a base, and a second conductivity type semiconductor layer formed within this second semiconductor layer is a base. A first transistor having a conductivity type third semiconductor layer as an emitter and an input voltage applied to the third semiconductor layer; the base as a collector; and the first semiconductor layer on the base, which are formed separately. The fourth semiconductor layer of the second conductivity type formed in the fourth semiconductor layer is used as the base, the fifth semiconductor layer of the first conductivity type formed in the fourth semiconductor layer is used as the emitter, and the input voltage is applied to the fifth semiconductor layer through the resistance element. a second transistor for input to which is applied;
An input protection circuit is provided, which includes a sixth semiconductor layer of a second conductivity type, which is formed so as to surround the semiconductor layer of the sixth semiconductor layer, and to which a reference potential is applied. In other words, by using a 1-transistor with a switching function as a means for clamping the negative polarity voltage, it is possible to prevent current from flowing into the substrate, and also to prevent the current from flowing into the substrate through the resistive element to the base of the second transistor for input. Attenuating the value of the negative current flowing into the base by applying a voltage, and surrounding the second transistor with a sixth semiconductor layer having a different voltage type from the substrate, and setting this semiconductor layer to a reference potential. By doing so, the negative polarity current flowing out from this second 1H transistor is attenuated.

[発明の実施例] 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。[Embodiments of the invention] Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

第2図はこの発明に係る入力回路を前記第5図と同様に
A/D変換回路のマルヂブレクサ回路部に実施した場合
の回路図であり、一つのアナログ入力電圧Vinの入力
回路部のみが示されている。
FIG. 2 is a circuit diagram when the input circuit according to the present invention is implemented in the multiplexer circuit section of an A/D converter circuit in the same manner as in FIG. 5, and only the input circuit section for one analog input voltage Vin is shown. has been done.

図において入力電圧Vinが供給される入力端子10と
前記第5図中の1〜ランジスタ53に相当する入力用の
pnpトランジスタ11のベースとの間には2個の抵抗
12及び13が直列に挿入されている。上記抵抗12と
13の接続点にはnpnトランジスタ14のエミッタが
接続されている。この1〜ランジスタ14のコレクタ及
びベースは共に接地されている。さらに入力用のトラン
ジスタ11のコレクタは接地され、エミッタと電源電位
Vccとの間には定電流源15が挿入されている。また
上記トランジスタ11のエミッタには前記第5図中のト
ランジスタ52に相当するpnpトランジスタ16のベ
ースが接続されている。このトランジスタ16のコレク
タは接地されており、エミッタと電源電位Vccとの間
には定電流[17が挿入されている。またこのトランジ
スタ17のエミッタには前記第5図中のトランジスタ5
1に相当する選択用のnpnt−ランジスタ18のコレ
クタが接続されており、このトランジスタ18のエミッ
タは接地され、ベースには前記選択信号SELが供給さ
れるようになっている。そして上記トランジスタ16の
エミッタ電位は、図示しないが前記第5図と同様な構成
の差動回路に供給されている。
In the figure, two resistors 12 and 13 are inserted in series between an input terminal 10 to which the input voltage Vin is supplied and the base of an input PNP transistor 11 corresponding to transistors 1 to 53 in FIG. has been done. The emitter of an npn transistor 14 is connected to the connection point between the resistors 12 and 13. The collectors and bases of transistors 1 to 14 are both grounded. Furthermore, the collector of the input transistor 11 is grounded, and a constant current source 15 is inserted between the emitter and the power supply potential Vcc. Further, the emitter of the transistor 11 is connected to the base of a pnp transistor 16, which corresponds to the transistor 52 in FIG. The collector of this transistor 16 is grounded, and a constant current [17 is inserted between the emitter and the power supply potential Vcc. Further, the emitter of this transistor 17 is connected to the transistor 5 shown in FIG.
The collector of a selection npnt-transistor 18 corresponding to No. 1 is connected, the emitter of this transistor 18 is grounded, and the base is supplied with the selection signal SEL. Although not shown, the emitter potential of the transistor 16 is supplied to a differential circuit having a configuration similar to that shown in FIG. 5.

また、上記入力用のトランジスタ11の周囲には破線で
示すガードリングが形成されており、このガードリング
は接地されている。
Further, a guard ring indicated by a broken line is formed around the input transistor 11, and this guard ring is grounded.

第1図は上記第2図のような構成の回路を集積回路化し
た際のトランジスタ11ど14の部分の断面構造を示す
断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the cross-sectional structure of transistors 11 and 14 when the circuit having the structure shown in FIG. 2 is integrated.

P型の半導体塁根21上にはN型半導体層22が例えば
エピタキシャル法にJ:って形成されている。
An N-type semiconductor layer 22 is formed on the P-type semiconductor base 21 by, for example, an epitaxial method.

このN型半導体層22にはP+型半導体層23で分離さ
れたN型の島領域24.25が形成されている。上記一
方の島領域24の底部にはN++導体層26が形成され
ており、その一部はこの島領域24の表面から露出する
ように形成されている。またこの島領域24内にはP型
土導体層27が形成され、さらにこのP型土導体層27
内にはN型半導体層28が形成されている。そして前記
第2図中のn p n l−ランジスタ14は、上記N
型の島領域24をコレクタ、P型土導体層27をベース
及びN型半導体層28をエミッタとして構成されてJ3
す、N1半導体層26、P型土導体層27及びN型の島
領l1124の周囲に形成されているP+型半導体層2
3それぞれは接地され、N型半導体層28は抵抗12を
介して入力端子10に接続されている。
In this N-type semiconductor layer 22, N-type island regions 24 and 25 separated by a P+ type semiconductor layer 23 are formed. An N++ conductor layer 26 is formed at the bottom of one of the island regions 24, and a portion thereof is formed to be exposed from the surface of the island region 24. Further, a P-type soil conductor layer 27 is formed within this island region 24, and this P-type soil conductor layer 27
An N-type semiconductor layer 28 is formed inside. The n p n l-transistor 14 in FIG.
J3 is composed of a type island region 24 as a collector, a P-type earth conductor layer 27 as a base, and an N-type semiconductor layer 28 as an emitter.
, the P+ type semiconductor layer 2 formed around the N1 semiconductor layer 26, the P type soil conductor layer 27, and the N type island region l1124.
3 are each grounded, and the N-type semiconductor layer 28 is connected to the input terminal 10 via the resistor 12.

上記他方の島領域25内には1〕型型半体層29が形成
されている。さらにこの島領域25を分離するためのP
+型半導体層23の周囲には前記ガードリングを構成す
るN+型型半体体層30形成されている。
In the other island region 25, a 1] type half layer 29 is formed. Furthermore, P for separating this island region 25
An N+ type half layer 30 forming the guard ring is formed around the + type semiconductor layer 23.

すなわち、前記第2図中のpnpトランジスタ11は、
P型の基板21ををコレクタ、N型半導体層25をベー
ス及びP型土導体層29をエミッタとして構成されてお
り、このN型の島領域25の周囲に形成されているP+
型半導体層23及びN+型型半体体層30れぞれは接地
され、N型半導体層25は抵抗13を介して上記トラン
ジスタ14のN型半導体層28に接続されている。また
このトランジスタ11のP型土導体層29は第2図中の
pnpトランジスタ16のベース及び定電流115の一
端に接続されている。
That is, the pnp transistor 11 in FIG.
It is configured with the P-type substrate 21 as the collector, the N-type semiconductor layer 25 as the base, and the P-type earth conductor layer 29 as the emitter.
The N+ type semiconductor layer 23 and the N+ type half layer 30 are each grounded, and the N type semiconductor layer 25 is connected to the N type semiconductor layer 28 of the transistor 14 via the resistor 13. Further, the P-type earth conductor layer 29 of this transistor 11 is connected to the base of the pnp transistor 16 and one end of the constant current 115 in FIG.

このような構成において、入力端子10に負極性の電圧
が印加された場合、第1図においてN型半導体層28が
負極性電位に設定される。このN型半導体層28が形成
されているP型土導体層27は接地されているので、こ
のような負極性の電圧が印加されることにより、N型半
導体層28及びP型土導体層27とからなるpn接合に
おいてP型土導体層27からN型半導体H28に向かっ
て電流が流れ、入力端子10に印加された負極性電圧の
ほとんどはこのトランジスタ14で吸収される。またP
型の基板21とN型の島領[24とは共に接地されてお
り同電位にされているので、入力端子10に負極性の電
圧が供給されても、この基板21と島領域24とからな
るpn接合にはほとんど電流は流れない。従って、基板
21には電流が流れないため、上記島領域24と隣接し
て設けられた島領域25、基板21及びN型半導体層2
4からなる経路の寄生電流発生せず、他の回路には影響
を与えない。
In such a configuration, when a negative voltage is applied to the input terminal 10, the N-type semiconductor layer 28 is set to a negative potential in FIG. Since the P-type soil conductor layer 27 on which the N-type semiconductor layer 28 is formed is grounded, by applying such a negative polarity voltage, the N-type semiconductor layer 28 and the P-type soil conductor layer 27 are grounded. A current flows from the P-type soil conductor layer 27 toward the N-type semiconductor H28 at the pn junction consisting of the transistor 14, and most of the negative polarity voltage applied to the input terminal 10 is absorbed by the transistor 14. Also P
The type substrate 21 and the N type island region [24] are both grounded and have the same potential, so even if a negative voltage is supplied to the input terminal 10, there will be no interference from the substrate 21 and the island region 24. Almost no current flows through the pn junction. Therefore, since no current flows through the substrate 21, the island region 25 provided adjacent to the island region 24, the substrate 21, and the N-type semiconductor layer 2
No parasitic current is generated in the path consisting of 4, and other circuits are not affected.

またトランジスタ11については、入力端子10に負極
性の電圧が供給された場合、N型の島領域25が負極性
電位に設定される。このとき、前記第6図の場合と同様
に、他のN型の島幽域、P型の基板、N型の島領域25
の経路で奇生電流が流れようとするが、この島領域25
の周囲には高I11度にN型不純物を含むN++半導体
Fm30が設けられているために、このN1型半導体層
30、N型半導体装置22、P’型型半体体層23びN
型の島領域25の経路でこのトランジスタ11に発生ず
るほとんどの寄生電流が流れる。従って、このトランジ
スタ11が仙の回路に与える影響もほとんどない。
Regarding the transistor 11, when a negative voltage is supplied to the input terminal 10, the N-type island region 25 is set to a negative potential. At this time, as in the case of FIG.
A strange current tries to flow along the path of , but this island region 25
Since an N++ semiconductor Fm30 containing N-type impurities at a high I of 11 degrees is provided around the N1-type semiconductor layer 30, N-type semiconductor device 22, P'-type half layer 23 and N
Most of the parasitic current generated in this transistor 11 flows through the path of the mold island region 25. Therefore, this transistor 11 has almost no influence on the circuit.

この結果、この実施例回路では入力端子10に負極性の
電圧が印加されても、他の回路に対して電位変動をほと
んど発生させない。
As a result, in this embodiment circuit, even if a negative voltage is applied to the input terminal 10, almost no potential fluctuation occurs in other circuits.

なお、一般にnpnトランジスタはトランジスタ14の
ように接続されている場合、エミッタに正極性の所定電
圧が印加されたときにツェナー特性を示す。このため、
このトランジスタ14のエミッタとなる前記N型半導体
層28などの不純物濃度の制陣によりこのツェナー電圧
を調整すれば、入力端子10に印加される正極性の高電
圧に対する保護も図ることができる。
Note that, in general, when an npn transistor is connected like the transistor 14, it exhibits Zener characteristics when a predetermined voltage of positive polarity is applied to its emitter. For this reason,
By adjusting the Zener voltage by controlling the impurity concentration of the N-type semiconductor layer 28, etc., which becomes the emitter of the transistor 14, protection against a positive high voltage applied to the input terminal 10 can be achieved.

第3図は入力端子10に負極性の電圧が印加されて負極
性の電流−Iが流れた時の他の回路の電位Vの変動を示
ず特性図である。図において曲線aは従来回路のもので
あり、電流−Iが増加すると電位Vは大幅に低下する。
FIG. 3 is a characteristic diagram that does not show fluctuations in the potential V of other circuits when a negative voltage is applied to the input terminal 10 and a negative current -I flows. In the figure, curve a is for a conventional circuit, and as current -I increases, potential V drops significantly.

これに対して、曲線すは上記実施例回路のものであり、
電流−1が増加しても電位Vはほどんど低下しない。
On the other hand, the curves are those of the above example circuit,
Even if the current -1 increases, the potential V hardly decreases.

第4図はこの発明の変形例の断面図であり、前記トラン
ジスタ14の他の構造が示されている。この例では前記
N+型型半体体層6をN型の島領域24の底部のみなら
ず周囲にも連続的に形成し、かつ接地するようにしたも
のである。このような構成とすることににす、基板21
を経由して流れる寄生電流は大幅に低減させることがで
きる。
FIG. 4 is a sectional view of a modification of the invention, showing another structure of the transistor 14. In this example, the N+ type half body layer 6 is continuously formed not only at the bottom but also around the N type island region 24, and is grounded. Having decided to have such a configuration, the substrate 21
The parasitic current flowing through can be significantly reduced.

第8図は上記実施例回路で使用される抵抗12.13の
具体的な構成を示す断面図である。これらの抵抗は、P
型の半導体基板21上に形成されたN型半導体層22を
P+型半導体層23で分離してN型の島領域81を形成
し、この島領域81内にP型半導体層82を形成するこ
とによって構成されている。すなわち、前記抵抗12.
13はこのP型半導体層82が使用される。そしてN型
の島領域81はVccもしくはアースに接続されている
FIG. 8 is a sectional view showing a specific structure of the resistors 12 and 13 used in the circuit of the above embodiment. These resistances are P
An N type semiconductor layer 22 formed on a type semiconductor substrate 21 is separated by a P+ type semiconductor layer 23 to form an N type island region 81, and a P type semiconductor layer 82 is formed within this island region 81. It is made up of. That is, the resistor 12.
13, this P-type semiconductor layer 82 is used. The N-type island region 81 is connected to Vcc or ground.

[発明の効果] 以上説明したようにこの発明によれば、容易に集積回路
に内蔵させることができ、負極性電圧の印加時における
電位変動を防止することができる入力保護回路を提供す
ることができる。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, it is possible to provide an input protection circuit that can be easily incorporated into an integrated circuit and can prevent potential fluctuations when applying a negative polarity voltage. can.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの発明の一実施例の構成を示す断面図、第2
図は上記実施例の回路図、第3図は上記実施例を説明す
るだめの特性図、第4図はこの発明の変形例の断面図、
第5図はA/D変換回路の入力段に設けられるマルチプ
レクサ回路部の構成を示す回路図、第6図は上記第5図
回路の一部分の素子構造を示す断面図、第7図は従来回
路の回路図、第8図は上記実施例回路で使用される抵抗
の構成を示す断面図である。 11・・・入力用のpnpトランジスタ、12.13・
・・抵抗、14・・・npnt−ランジスタ、16・・
・pnpt−ランジスタ、21・・・P型の半導体基板
、22・・・N型半導体層、23・・・P4″型半導体
層、24.25・・・N型の島領域、26・・・N++
導体層、27・・・P型半導体層、28・・・N型半導
体層、29・・・P型半導体層、30・・・P+型半導
体層。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 17一
FIG. 1 is a sectional view showing the configuration of an embodiment of the present invention, and FIG.
The figure is a circuit diagram of the above-mentioned embodiment, FIG. 3 is a characteristic diagram for explaining the above-mentioned embodiment, and FIG. 4 is a sectional view of a modification of the present invention.
Fig. 5 is a circuit diagram showing the configuration of a multiplexer circuit provided at the input stage of the A/D conversion circuit, Fig. 6 is a cross-sectional view showing the element structure of a part of the circuit shown in Fig. 5, and Fig. 7 is a conventional circuit. FIG. 8 is a cross-sectional view showing the structure of the resistor used in the circuit of the above embodiment. 11... PNP transistor for input, 12.13.
...Resistor, 14...npnt-transistor, 16...
- pnpt-transistor, 21... P-type semiconductor substrate, 22... N-type semiconductor layer, 23... P4'' type semiconductor layer, 24.25... N-type island region, 26... N++
Conductor layer, 27... P type semiconductor layer, 28... N type semiconductor layer, 29... P type semiconductor layer, 30... P+ type semiconductor layer. Applicant's agent Patent attorney Takehiko Suzue 171

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)基準電位が印加された第1導電型の半導体基体と
、 上記基体上に形成され、基準電位が印加された第2導電
型の第1半導体層をコレクタ、この第1半導体層内に形
成され、基準電位が印加された第1導電型の第2半導体
層をベース、この第2半導体層内に形成された第2導電
型の第3半導体層をエミッタとし、第3半導体層に入力
電圧が印加される第1のトランジスタと、 上記基体をコレクタ、上記基体上に上記第1の半導体層
とは分離して形成された第2導電型の第4半導体層をベ
ース、この第4半導体層内に形成された第1導電型の第
5半導体層をエミッタとしこの第5半導体層に抵抗素子
を介して上記入力電圧が印加される入力用の第2のトラ
ンジスタと、上記第4の半導体層の周囲を取り囲むよう
に形成され、基準電位が印加された第2導電型の第6の
半導体層と を具備したことを特徴とする入力保護回路。
(1) A semiconductor substrate of a first conductivity type to which a reference potential is applied; and a first semiconductor layer of a second conductivity type formed on the substrate and to which a reference potential is applied; A second semiconductor layer of the first conductivity type formed and applied with a reference potential is used as a base, a third semiconductor layer of the second conductivity type formed in this second semiconductor layer is used as an emitter, and input to the third semiconductor layer. a first transistor to which a voltage is applied; the base is a collector; a fourth semiconductor layer of a second conductivity type formed on the base separately from the first semiconductor layer is a base; a second input transistor having a fifth semiconductor layer of a first conductivity type formed in the layer as an emitter and to which the input voltage is applied via a resistive element; and a fourth semiconductor layer. An input protection circuit comprising: a sixth semiconductor layer of a second conductivity type formed to surround the layer and to which a reference potential is applied.
(2)前記第1半導体層の底部には、不純物を高濃度に
含み、基準電位が印加された第2導電型の第7の半導体
層が形成されている特許請求の範囲第1項の記載の入力
保護回路。
(2) The seventh semiconductor layer of the second conductivity type, which contains impurities at a high concentration and is applied with a reference potential, is formed at the bottom of the first semiconductor layer. input protection circuit.
(3)前記第1半導体層の周囲を取り囲むように、不純
物を高濃度に含み、基準電位が印加された第2導電型の
第8の半導体層が形成されている特許請求の範囲第2項
の記載の入力保護回路。
(3) Claim 2, wherein an eighth semiconductor layer of a second conductivity type that contains a high concentration of impurities and is applied with a reference potential is formed so as to surround the first semiconductor layer. Input protection circuit as described in .
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