雙極性集成電路的ＥＳＤ保護(hù)

摘要：描述IC的ESD保護(hù)方案；

關(guān)鍵詞：ESD保護(hù)；雙極集成電路

概述

集成電路需要抗靜電保護(hù)電路，一些保護(hù)電路是內(nèi)置的，一些保護(hù)措施則來自具體的應(yīng)用電路。為了正確保護(hù)IC，需要考慮以下內(nèi)容：

·對IC造成ESD的傳遞模式

·IC內(nèi)部的ESD保護(hù)電路

·應(yīng)用電路與IC內(nèi)部ESD保護(hù)的相互配合

·修改應(yīng)用電路提高IC的ESD保護(hù)能力

IC內(nèi)部的ESD保護(hù)可以阻止傳遞到芯片內(nèi)部敏感電路的較高能量，內(nèi)部鉗位二極管用于保護(hù)IC免受過壓沖擊。應(yīng)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(hù)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，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(1.5kΩ等效電阻)。機(jī)器模式(MM)下將電荷儲存在金屬物體，機(jī)器模式中的放電只受內(nèi)部連接電感的限制。

以下概念對于評估集成電路內(nèi)部的ESD傳遞非常有用：

1、對于高于標(biāo)稱電源的電壓來說，IC阻抗較低。

I_ESD=V_ESD/Z Z_HBM=1.5Ω

2、在機(jī)器模式下，電流受特征阻抗(約50Ω)的限制。

Z_MM=V/I=L/C₀

低阻能量損耗：

E=1/2C₀×V2和E=1/2L×I2

3、如果ESD電流主要流入電源去耦電容，施加到IC的電壓由固定電荷量決定：

Q=c×V和Q_Finat=Q_Initial

V1(C0+C1)=V_ESD×CO

4、能夠在瞬間導(dǎo)致IC損壞的能量相當(dāng)于微焦級，有外部去耦電容時，這一考慮非常重要：

E=1/2C1×V1₂

5、耗散功率會產(chǎn)生一定熱量，假設(shè)能量經(jīng)過一段較長的時間釋放掉，隨之降低熱量?！?br>