雙極性集成電路的ESD保護

摘要： 描述了IC的ESD保護方案。

關鍵詞： ESD保護；雙極集成電路

概述

集成電路需要抗靜電保護電路，一些保護電路是內置的，一些保護措施則來自具體的應用電路。為了正確保護IC，需要考慮以下內容：


*對IC造成ESD的傳遞模式
*IC內部的ESD保護電路
*應用電路與IC內部ESD保護的相互配合
*修改應用電路提高IC的ESD保護能力

IC內部的ESD保護可以阻止傳遞到芯片內部敏感電路的較高能量，內部鉗位二極管用于保護IC免受過壓沖擊。應用電路的外部去耦電容可將ESD電壓限制在安全水平。然而，小容量的去耦電容可能影響IC的保護電路。如果使用小去耦電容，通常需要外部ESD電壓鉗位二極管。
　　
ESD傳遞模式

ESD電平用電壓描述，這個電壓源于與IC相連的電容上的儲存電荷。一般不會考慮有上千伏的電壓作用于IC。為了評估傳遞給IC的能量，需要一個模擬放電模型的測試裝置。

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模型(100pF等效電容)中，通過人體皮膚放電(1.5kW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。

圖1  ESD測試模型

以下概念對于評估集成電路內部的ESD傳遞非常有用：

1. 對于高于標稱電源的電壓來說，IC阻抗較低。
IESD=VESD/Z   ZHBM=1.5kW
2. 在機器模式下，電流受特征阻抗(約50W)的限制。
ZMM=V/I=肔/C0
低阻能量損耗：
E=1/2 C0