【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于防止IC半导体衬底中的衬底电流的设备和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本PCT申请要求2020年3月18日的德国国家专利申请102020107479.4的优先权,其内容通过引用并入本申请的主题。
[0003]本专利技术涉及用于防止衬底电流注入到CMOS电路的衬底Sub中的各种设备和方法。
技术介绍
[0004]本专利技术主要适用于提高安全气囊点火电路按规定工作的可靠性,所述安全气囊点火电路典型地设计为集成电路。在DE
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A
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4432301、DE
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T
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602004006973和DE
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B
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102005048239中描述了这种安全气囊电路的示例。
[0005]在产生本专利技术的直接时间范围内已知汽车制造商的各种产品召回,其中安全气囊由于在申请时已知的现有技术的设备而没有打开。
[0006]由此,所涉及的汽车制造商确定了对这种安全装置的新的以前未知的要求,并传递给了供应商。调查表明,CMOS电路的向外引出的连接端处可能会出现问题。IC的这些连接端典型地经由接合线与引线框架的导体连接,该引线框架具有所容纳的IC部件的向外引出的外部连接触点。如果CMOS电路的这种连接端例如由于连接到IC的相关联外部连接触点、铺设在车辆中的接地或具有其他电位的线路中的短路或者由于线路和连接端的寄生电感和电容而导致的后续影响而特别是负担了强的负电位,该负电位低于集成有CMOS电路 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种在集成CMOS电路中使用的设备,所述设备集成在掺杂有第一导电类型的电荷载流子的半导体衬底(Sub)中,特别是集成在p掺杂的半导体衬底(Sub)中,所述半导体衬底具有
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多个用与第一导电类型相反的第二导电类型的电荷载流子掺杂的区(NG),特别是多个n掺杂的N区(NG),它们各自形成电子部件或在其中各自形成电子部件,
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监视电路节点(PDH、PDL),其位于掺杂区(NG)之一中或者与一个或多个掺杂区(NG)电连接并且就其电位受到监视,
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其中向所述半导体衬底(Sub)施加衬底电位(PSUB),
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其中所述CMOS电路具有基准电位(GND),并且
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其中在具有所述监视电路节点(PDH、PDL)的掺杂区(NG)和与该掺杂区(NG)相邻的至少一个掺杂区(NG)之间,或在与所述监视电路节点(PDH、PDL)电连接的至少一个掺杂区(NG)和与所述掺杂区(NG)相邻的掺杂区(NG)或与掺杂区(NG)之一相邻的掺杂区(NG)之间形成寄生双极横向结构,特别是寄生双极NPN横向结构,其特征在于,
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具有传导路径和控制电极的电子开关(T2、T1L),所述传导路径一方面与所述监视电路节点(PDH、PDL)电连接,另一方面与导出电路节点(ABK)电连接,所述导出电路节点用于从所述监视电路节点(PDH、PDL)导出电流,所述控制电极用于切换所述传导路径的截止和导通,
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用于所述监视电路节点(PDH、PDL)的监视电路(UVH、UVL),所述监视电路检测代表在所述监视电路节点(PDH、PDL)处的电位的电位值,
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其中所述监视电路(UVH、UVL)具有将检测到的电位值与预给定的参考电位进行比较的比较器电路,
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其中所述参考电位等于或小于所述衬底电位(PSUB)或等于或小于所述基准电位(GND)或等于所述衬底电位(PSUB)和所述基准电位(GND)两者或小于所述衬底电位(PSUB)和所述基准电位(GND)两者,以及
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其中当检测到的电位值等于所述参考电位或低于所述参考电位时,所述监视电路(UVH、UVL)直接或间接产生用于导通所述电子开关(T2、T1L)的接通信号。2.根据权利要求1所述的设备,其特征在于,所述监视电路节点(PDH、PDL)是所述CMOS电路的向外引出或将向外引出的外部连接触点或与所述CMOS电路的向外引出或将向外引出的外部连接触点电连接。3.根据权利要求1或2所述的设备,其特征在于,所述监视电路节点(PDH、PDL)是所述CMOS电路的输出驱动级的晶体管的输出端。4.根据权利要求3所述的设备,其特征在于,所述输出驱动级的晶体管是连接到所述基准电位(GND)的低侧晶体管(T1L),并且所述电子开关(T2)布置在所述监视电路节点(PDH、PDL)和所述导出电路节点(ABK)之间。5.根据权利要求3所述的设备,其特征在于,所述输出驱动级的晶体管是连接到所述基准电位(GND)的低侧晶体管(T1L),并且所述低侧晶体管(T1L)构成所述电子开关。6.根据权利要求3所述的设备,其特征在于,所述输出驱动级的晶体管是所述输出驱动级的高侧晶体管(T1H),所述高侧晶体管直接或间接地连接到供电电位(VDD),其中所述电
子开关(T2)布置在所述高侧晶体管(T1H)的监视电路节点(PDH、PDL)和所述导出电路节点(ABK)之间。7.根据权利要求1至6中任一项所述的设备,其特征在于,所述监视电路(UVH、UVL)发送状态信号,用于通知所述电子开关(T2、T1L)被切换到导通。8.根据权利要求7所述的设备,其特征在于,关于所述状态信号的产生的信息能够暂时或永久地存储在存储器中,或者设置存储器以用于暂时或永久地存储关于所述状态信号的产生的信息。9.根据权利要求1至8中任一项所述的设备,其特征在于,所述CMOS电路具有与所述监视电路节点(PDH、PDL)电连接的可操控电子部件例如晶体管、晶闸管等,以及具有用于为使该部件和与该部件电气交互的其他部件按规定工作而操控所述部件的操控电路(IS、GC)。10.根据权利要求1至9中任一项所述的设备,其特征在于,
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所述比较器电路具有运算放大器(OP),所述运算放大器具有正输入连接端(IP)和负输入连接端(IN)以及输出连接端(OPOH、OPOL),
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所述参考电位由参考电压源(Vref)提供,
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所述运算放大器(OP)的负输入连接端(IN)与所述监视电路节点(PDH、PDL)连接或通过二极管(D2)的中间连接与所述监视电路节点(PDH、PDL)连接,所述二极管具有电连接到所述监视电路节点(PDH、PDL)的阴极和电连接到所述运算放大器(OP)的负输入连接端(IN)的阳极,并且
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所述运算放大器(OP)的输出连接端(OPOH、OPOL)与所述电子开关(T2、T1L)的控制电极电连接或通过二极管(D1)的中间连接与所述控制电极电连接,所述二极管具有与所述电子开关(T2、T1L)的控制电极电连接的阴极和与运算放大器(OP)的输出连接端(OPOH、OPOL)电连接的阳极。11.根据权利要求10所述的设备,其特征在于,下拉电阻(R6)电连接到所述运算放大器(OP)的输出连接端(OPOH、OPOL)与所述电子开关(T2、T1L)的控制电极的连接部,所述下拉电阻与所述基准电位(GND)电连接。12.根据权利要求7或8以及根据权利要求10或11所述的设备,其特征在于,当检测到的电位值等于或低于所述参考电位时,所述运算放大器(OP)在其输出连接端(OPOH、OPOL)产生用于将所述电子开关(T2、T1L)切换到导通的接通信号并且在其控制电极上输出所述接通信号,其中所述运算放大器(OP)输出所述状态信号,或者所述接通信号也用作状态信号。13.根据权利要求1至9中任一项所述的设备,其特征在于
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具有源极连接端、漏极连接端和控制电极的第一晶体管(T4),
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具有源极连接端、漏极连接端和控制电极的第二晶体管(T5),
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具有输出连接端的第一电流源(IQ1),用于输出第一电流(I1),
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电阻(R3),
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其中所述第一电流源(IQ1)的输出连接端与所述电阻(R3)电连接并且该电阻与所述第一晶体管(T4)的漏极连接端电连接,所述第一晶体管的源极连接端与所述基准电位(GND)电连接,
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具有输出连接端的第二电流源(IQ2),用于输出第二电流(I2),所述输出连接端与所述第二晶体管(T5)的漏极连接端电连接,所述第二晶体管的源极连接端与所述监视电路节
点(PDH、PDL)电连接或在中间连接由电阻(R4)和具有阳极和阴极的二极管(D2)构成的串联电路的情况下与所述监视电路节点(PDH、PDL)电连接,其中所述二极管(D2)的阳极与所述第二晶体管(T5)的源极连接端电连接,而所述二极管(D2)的阴极与电阻(R4)电连接,并且电阻(R4)与所述监视电路节点(PDH、PDL)电连接,或电阻(R4)与所述第二晶体管(T5)的源极连接端电连接并且所述二极管(D2)的阳极与电阻(R4)电连接,所述二极管(D2)的阴极与所述监视电路节点(PDH、PDL)电连接,
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其中所述第一电流源(IQ1)的输出连接端与所述第一晶体管(T4)的控制电极电连接,
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其中所述第一晶体管(T4)的漏极连接端与所述第二晶体管(T5)的控制电极电连接,以及
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具有输入端和输出端(OPOL、OPOH)的负增益放大器(V),所述输出端用于输出所述电子开关(T2、T1L)的接通信号,所述输入端与所述第二电流源(IQ2)的输出连接端电连接,
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其中所述放大器(V)的输出端(OPOL、OPOH)电连接到所述电子开关(T2、T1L)的控制电极或在中间连接二极管(D1)的情况下与所述控制电极电连接,所述二极管具有电连接到所述电子开关(T2、T1L)的控制电极的阴极和电连接到所述放大器(V)的输出端(OPOL、OPOH)的阳极。14.根据权利要求1至9中任一项所述的设备,其特征在于
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具有源极连接端、漏极连接端和控制电极的第一晶体管(T4),
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具有源极连接端、漏极连接端和控制电极的第二晶体管(T5),
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具有输出连接端的第一电流源(IQ1),用于输出第一电流(I1),
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其中所述第一电流源(IQ1)的输出连接端与所述第一晶体管(T4)的漏极连接端电连接,所述第一晶体管的源极连接端与所述基准电位(GND)电连接,
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具有输出连接端的第二电流源(IQ2),用于输出第二电流(I2),所述输出连接端与所述第二晶体管(T5)的漏极连接端电连接,所述第二晶体管的源极连接端在中间连接由电阻(R4)或二极管(D2)的情况下与所述监视电路节点(PDH、PDL)电连接,所述二极管(D2)的阳极电连接到所述第二晶体管(T5)的源极连接端,而所述二极管(D2)的阴极与所述监视电路节点(PDH、PDL)电连接,
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其中所述第一电流源(IQ1)的输出连接端与所述第一晶体管(T4)的控制电极电连接,
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其中所述第一晶体管(T4)的漏极连接端与所述第二晶体管(T5)的控制电极电连接,以及
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具有输入端和输出端(OPOL、OPOH)的负增益放大器(V),所述输出端用于输出所述电子开关(T2、T1L)的接通信号,所述输入端与所述第二电流源(IQ2)的输出连接端电连接,
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其中所述放大器(V)的输出端(OPOL、OPOH)电连接到所述电子开关(T2、T1L)的控制电极或在中间连接二极管(D1)的情况下与所述控制电极电连接,所述二极管具有电连接到所述电子开关(T2、T1L)的控制电极的阴极和电连接到所述放大器(V)的输出端(OPOL、OPOH)的阳极。15.根据权利要求1至9中任一项所述的设备,其特征在于
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具有源极连接端、漏极连接端和控制电极的第一晶体管(T4),
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具有源极连接端、漏极连接端和控制电极的第二晶体管(T5),
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具有输出连接端的第一电流源(IQ1),用于输出第一电流(I1),
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其中所述第一电流源(IQ1)的输出连接端与所述第一晶体管(T4)的漏极连接端电连接,所述第一晶体管的源极连接端与所述基准电位(GND)电连接,
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具有输出连接端的第二电流源(IQ2),用于输出第二电流(I2),所述输出连接端与所述第二晶体管(T5)的漏极连接端电连接,所述第二晶体管的源极连接端与所述监视电路节点(PDH、PDL)电连接,
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其中所述第一电流源(IQ1)的输出连接端与所述第一晶体管(T4)的控制电极电连接,
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其中所述第一晶体管(T4)的漏极连接端与所述第二晶体管(T5)的控制电极电连接,以及
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具有输入端和输出端(OPOL、OPOH)的负增益放大器(V),所述输出端用于输出所述电子开关(T2、T1L)的接通信号,所述输入端与所述第二电流源(IQ2)的输出连接端电连接,
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其中所述放大器(V)的输出端(OPOL、OPOH)电连接到所述电子开关(T2、T1L)的控制电极或在中间连接二极管(D1)的情况下与所述控制电极电连接,所述二极管具有电连接到所述电子开关(T2、T1L)的控制电极的阴极和电连接到所述放大器(V)的输出端(OPOL、OPOH)的阳极,以及
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其中所述第一电流源(IQ1)的第一电流(I1)的大小与所述第二电流源(IQ2)的第二电流(I2)的大小不同,和/或所述第一晶体管(T4)的控制电极具有与所述第二晶体管(T5)的控制电极不同的大小,和/或所述第一晶体管(T4)具有与所述第二晶体管(T5)的阈值电压大小不同的阈值电压。16.根据权利要求1至15中任一项所述的设备,其特征在于,向所述导出电路节点(ABK)施加高于所述参考电位的电位。17.一种用于监视CMOS电路的监视电路节点(PDH、PDL)的电位的设备,
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其中所述监视电路节点(PDH、PDL)位于掺杂有第二导电类型的电荷载流子的区(NG)中,特别是在n掺杂的N区(NG)中或与一个或多个这种区(NG)电连接,
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其中一个或多个这种掺杂区(NG)形成掺杂有与第二导电类型相反的第一导电类型的电荷载流子的半导体衬底(Sub)中,特别是在p掺杂的半导体衬底(Sub)中,其中所述半导体衬底(Sub)具有多个掺杂区(NG)并且被施加了衬底电位(PSUB),这些掺杂区分别形成电子部件或在这些掺杂区中分别形成电子部件,
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其中所述CMOS电路具有基准电位(GND),以及
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其中在具有所述监视电路节点(PDH、PDL)的掺杂区(NG)和与该掺杂区(NG)相邻的至少一个掺杂区(NG)之间,或在与所述监视电路节点(PDH、PDL)电连接的至少一个掺杂区(NG)和与所述掺杂区(NG)相邻的掺杂区(NG)或与掺杂区(NG)之一相邻的掺杂区(NG)之间形成寄生双极横向结构,特别是寄生双极NPN横向结构,其特征在于
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用于将所述监视电路节点(PDH、PDL)的电位与所述参考电位进行比较的比较器电路,所述参考电位等于或小于所述基准电位(GND)或等于所述衬底电位(PSUB)和所述基准电位(GND)两者或小于所述衬底电位(PSUB)和所述基准电位(GND)两者,
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其中如果检测到的电位值小于或等于所述参考电位,则所述比较器电路直接或间接产生开关信号用于将所述电子开关(T2、T1L)切换到导通,所述电子开关能够布置在所述监视电路节点(PDH、PDL)和用于导出电流的导出电路节点(ABK)之间。
18.根据权利要求17所述的设备,其特征在于,所述监视电路节点(PDH、PDL)是所述CMOS电路的向外引出或将向外引出的外部连接触点或与所述CMOS电路的向外引出或将向外引出的外部连接触点电连接。19.根据权利要求17或18所述的设备,其特征在于,所述监视电路节点(PDH,PDL)是所述CMOS电路的输出驱动级的晶体管的输出端。20.根据权利要求19所述的设备,其特征在于,所述输出驱动级的晶体管是连接到所述基准电位(GND)的低侧晶体管(T1L),并且所述电子开关(T2)布置在所述监视电路节点(PDH、PDL)和所述导出电路节点(ABK)之间。21.根据权利要求19所述的设备,其特征在于,所述输出驱动级的晶体管是连接到所述基准电位(GND)的低侧晶体管(T1L),并且所述低侧晶体管(T1L)形成所述电子开关。22.根据权利要求19所述的设备,其特征在于,所述输出驱动级的晶体管是所述输出驱动级的高侧晶体管(T1H),所述高侧晶体管直接或间接地连接到供电电位(VDD),并且所述电子开关(T2)布置在所述高侧晶体管(T1H)的监视电路节点(PDH、PDL)和所述导出电路节点(ABK)之间。23.根据权利要求17至22中任一项所述的设备,其特征在于,所述监视电路(UVH、UVL)发送状态信号,用于通知所述电子开关(T2、T1L)被切换到导通。24.根据权利要求23所述的设备,其特征在于,关于所述状态信号的产生的信息能够暂时或永久地存储在存储器中,或者设置存储器以用于暂时或永久地存储关于所述状态信号的产生的信息。25.根据权利要求17至24中任一项所述的设备,其特征在于,所述CMOS电路具有与所述监视电路节点(PDH、PDL)电连接的可操控电子部件例如晶体管、晶闸管等,以及具有用于为使该部件和与该部件电气交互的其他部件按规定工作而操控所述部件的操控电路(IS、GC)。26.根据权利要求17至25中任一项所述的设备,其特征在于,
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所述比较器电路具有运算放大器(OP),所述运算放大器具有正输入连接端(IP)和负输入连接端(IN)以及输出连接端(OPOH、OPOL),
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所述参考电位由参考电压源(Vref)提供,
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所述运算放大器(OP)的负输入连接端(IN)与所述监视电路节点(PDH、PDL)连接或通过二极管(D2)的中间连接与所述监视电路节点(PDH、PDL)连接,所述二极管具有电连接到所述监视电路节点(PDH、PDL)的阴极和电连接到所述运算放大器(OP)的负输入连接端(IN)的阳极,并且
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所述运算放大器(OP)的输出连接端(OPOH、OPOL)与所述电子开关(T2、T1L)的控制电极电连接或通过二极管(D1)的中间连接与所述控制电极电连接,所述二极管具有与所述电子开关(T2、T1L)的控制电极电连接的阴极和与运算放大器(OP)的输出连接端(OPOH、OPOL)电连接的阳极。27.根据权利要求26所述的设备,其特征在于,下拉电阻(R6)电连接到所述运算放大器(OP)的输出连接端(OPOH、OPOL)与所述电子开关(T2、T1L)的控制电极的连接部,所述下拉电阻与所述基准电位(GND)电连接。28.根据权利要求23或24以及根据权利要求26或27所述的设备,其特征在于,当检测到
的电位值等于或低于所述参考电位时,所述运算放大器(OP)在其输出连接端(OPOH、OPO...
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