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        利用HFTA-16.0建立雙極型集成電路的ESD保護

        作者: 時間:2013-11-28 來源:網絡 收藏

        ESD傳遞模式

        本文引用地址:http://www.104case.com/article/227764.htm

        靜電放電強度以電壓形式表示,該電壓由電容的儲能電荷產生,最終傳遞到IC。作用到IC的電壓和電流強度與IC和ESD源之間的阻抗有關。對電荷來源進行評估后建立了ESD測試模型。

        ESD測試中一般使用兩種充電模式(圖1),人體模式(HBM)下將電荷儲存在人體內(100pF等效電容),通過人體皮膚放電(1.5kΩ等效電阻)。機器模式(MM)下將電荷儲存在金屬物體,機器模式中的放電只受內部連接電感的限制。

        利用HFTA-16.0建立雙極型集成電路的ESD保護

        圖1. ESD測試模型

        IC內部保護電路

        標準保護方案是限制到達IC核心電路的電壓和電流。圖1所示保護器件包括:

        ESD二極管—在信號引腳與電源或地之間提供一個低阻通道,與極性有關。

        電源箝位—連接在電源之間,正常供電條件下不汲取電流,出現ESD沖擊時呈低阻。

        ESD二極管

        如果對IC引腳進行HBM測試,測試電路的初始電壓是2kV,通過ESD二極管的電流約為1.33A :

        利用HFTA-16.0建立雙極型集成電路的ESD保護

        圖2. ESD二極管的電流和電壓(測量數據)

        理論上,進行HBM測試時引腳電壓受限于二極管壓降。大電流會在ESD二極管和引線上產生I-R壓降,在信號引腳產生額外的電壓,如圖2所示。為了確定IC是否能夠承受2kV的ESD沖擊,需要參考廠商提供的資料。IC的額定電壓由最大電壓決定,圖1中的VESD,這是IC能夠承受的一種特定的ESD源。Maxim IC所能承受的ESD指標在可靠性報告中可以查找到。

        電源箝位

        雙極型IC的箝位電路類似于在受保護核電路中提供一個受沖擊時擊穿的部件,圖3給出了圖1中箝位功能的詳細電路。箝位晶體管的過壓導致集電極-基極之間的雪崩電流,發射結的正向偏置會進一步提高集電極電流,導致一個“突變”過程。箝位時的V-I特性曲線如圖4所示。

        利用HFTA-16.0建立雙極型集成電路的ESD保護

        圖3. 圖1中的箝位電路

        利用HFTA-16.0建立雙極型集成電路的ESD保護

        圖4. V-I箝位特性

        箝位二極管在IC其它電路遭到破壞之前導通,箝位管要有足夠的承受力,保證ESD電流不會導致二次擊穿。2kV HBM測試的箝位過程如圖5所示,圖5中的電壓包括I-R壓降和突變穩定后的箝位電壓。

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        圖5. 箝位工作過程(測量數據)與應用電路

        箝位電壓從第一次擊穿變化到突變穩定后的導通電壓,如圖5所示。為保證箝位時關閉正常的工作條件,設計的箝位電壓一般要略高于IC的絕對最大電壓。


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        關鍵詞: HFTA-16.0 ESD保護

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