电子发烧友App
创作
发文章
发帖 
提问 
发资料
发视频资料介绍
引言
静电放电（ESD - ElectroStatic Discharge）会给电子器件带来破坏性的后果，是造成集成电路失效的主要原因之一。 随着集成电路工艺不断发展，CMOS电路的尺寸不断缩小，管子的栅氧厚度越来越薄，芯片的面积规模越来越大，MOS管能承受的电流和电压也越来越小，而外围的使用环境并未改变，因此要进一步优化电路的抗ESD性能。
如何使全芯片有效面积尽可能小、高抗ESD性能且不需要增加额外的工艺步骤成为IC设计者主要考虑的问题。
ESD保护原理
ESD保护电路的设计目的就是要避免工作电路成为因ESD而遭到损害，保证在任意两芯片引脚之间发生的ESD都有低阻旁路将ESD电流引入电源线。 这个低阻旁路不但要能吸收ESD所产生的电流，还要箝位工作电路的电压，防止工作电路由于电压过载而受损。 在电路正常工作时，抗静电结构是不工作的，这使ESD保护电路还需要有很好的稳定性，能在ESD发生时快速响应，在保护电路的同时，抗静电结构自身不被损坏。 抗静电结构的负作用（例如输入延迟）必须在可以接受的范围内，并防止抗静电结构发生闩锁。
CMOS电路ESD保护结构的设计
大部分的ESD电流来自电路外部，因此ESD保护电路一般设计在PAD旁或I/O电路内部。 典型的I/O电路由输出驱动和输入接收器两部分组成。 ESD通过PAD导入芯片内部，因此I/O里所有与PAD直接相连的器件都需要建立与之平行的ESD低阻旁路，将ESD电流引入电压线，再由电压线分布到芯片各个管脚，降低ESD的影响。 具体到I/O电路，就是与PAD相连的输出驱动和输入接收器，必须保证在ESD发生时，形成与保护电路并行的低阻通路，旁路ESD电流，且能立即有效地箝位保护电路电压。 而在这两部分正常工作时，不影响电路的正常工作。 常用的ESD保护器件有电阻、二极管、双极性晶体管、MOS管、可控硅等。 由于MOS管与CMOS工艺兼容性好，因此常采用MOS管构造保护电路。
CMOS工艺条件下的NMOS管有一个横向寄生n-p-n（源极-p型衬底-漏极）晶体管，这个寄生的晶体管开启时能吸收大量的电流。 利用这一现象可在较小面积内设计出较高ESD耐压值的保护电路，其中最典型的器件结构就是栅极接地NMOS（GGNMOS，GateGroundedNMOS）。
在正常工作情况下，NMOS横向晶体管不会导通。 当ESD发生时，漏极和衬底的耗尽区将发生雪崩，电子空穴对也同时产生。 一部分产生的空穴被源极吸收，其余的流过衬底。 由于衬底电阻Rsub的存在，使衬底电压提高。 当衬底和源之间的PN结正偏时，电子就从源发射进入衬底。 这些电子在源漏之间电场的作用下，被加速，产生电子和空穴的碰撞电离，形成更多的电子空穴对，使流过n-p-n晶体管的电流不断增加，最终使NMOS晶体管发生二次击穿，此时的击穿不再可逆，最终导致NMOS管损坏。
为了进一步降低输出驱动上NMOS在ESD时两端的电压，可在ESD保护器件与GGNMOS之间加一个电阻。 这个电阻不能影响工作信号，因此不能太大。 画版图时通常采用多晶硅（poly）电阻。
只采用一级ESD保护，在大ESD电流时，电路内部的管子还是有可能被击穿。 GGNMOS导通，由于ESD电流很大，衬底和金属连线上的电阻都不能忽略，此时GGNMOS并不能箝位住输入到接收端栅的电压，因为让输入接收端栅氧化硅层的电压达到击穿电压的是GGNMOS与输入接收端衬底间的IR压降。 为避免这种情况，可在输入接收端附近加一个小尺寸GGNMOS进行二级ESD保护，用它来箝位输入接收端栅电压，如下图所示。 常见ESD的保护结构和等效电路
下载该资料的人也在下载
下载该资料的人还在阅读
更多 >
- 异步FIFO结构设计 0次下载
- FPC的结构设计.zip
- PCB叠层结构设计详解
- 《抑制开关磁阻电机振动的结构设计研究》pdf 3次下载
- DSP中MAC的微系统结构设计
- 电容式触摸感应电路中的3种ESD保护结构资料下载
- 汽车电路中ESD保护问题的解决资料下载
- 使用流水线结构设计加法器的方案和工程文件免费下载 3次下载
- 数据库概念结构是如何设计的概念结构设计资料概述 22次下载
- 无人机技术之机械结构设计教学PPT下载 9次下载
- 轮辐转子的结构设计 0次下载
- 结构设计方面资料 0次下载
- 结构设计中的钢筋混凝土构造
- CMOS电路中ESD保护结构的设计
- CMOS工艺中GG2NMOS结构ESD保护电路设计
- 机械结构设计解决方案 1534次阅读
- 基于ML的异构金属材料结构设计及性能预测 1551次阅读
- Tesla充电口结构设计的变化 1077次阅读
- 电子产品整机结构设计的内容/遵循原则/顺序及要求 8970次阅读
- 变频电动机结构设计注意事项 4435次阅读
- 气体报警控制器产品结构设计中的EMC缺陷分析 1067次阅读
- CMOS电路的ESD保护结构设计 2468次阅读
- 基于CMOS电路的ESD保护设计 4568次阅读
- 高过载变压器结构设计要点及思路详解（农网配电） 3734次阅读
- 分享机械设计行业的结构设计14个入门诀窍 1w次阅读
- 几类器件慎重采用串并联结构设计 6894次阅读
- 浅谈面板灯结构设计及注意事项 3545次阅读
- CMOS电路中ESD保护结构的设计要求 2892次阅读
- ADSS光缆结构设计与施工问题的探讨 2657次阅读
- 亚微米CMOS电路中VDD-VSSESD保护结构设计 3974次阅读
上传资料赚积分下载排行
本周
- 1DC电源插座图纸
- 0.67 MB | 3次下载 | 免费
- 2AN158 GD32VW553 Wi-Fi开发指南
- 1.51MB | 2次下载 | 免费
- 3AN148 GD32VW553射频硬件开发指南
- 2.07MB | 1次下载 | 免费
- 4AN111-LTC3219用户指南
- 84.32KB | 次下载 | 免费
- 5AN153-用于电源系统管理的Linduino
- 1.38MB | 次下载 | 免费
- 6AN-283: Σ-Δ型ADC和DAC[中文版]
- 677.86KB | 次下载 | 免费
- 7SM2018E 支持可控硅调光线性恒流控制芯片
- 402.24 KB | 次下载 | 免费
- 8AN-1308: 电流检测放大器共模阶跃响应
- 545.42KB | 次下载 | 免费
本月
- 1ADI高性能电源管理解决方案
- 2.43 MB | 450次下载 | 免费
- 2免费开源CC3D飞控资料（电路图&PCB源文件、BOM、
- 5.67 MB | 138次下载 | 1 积分
- 3基于STM32单片机智能手环心率计步器体温显示设计
- 0.10 MB | 130次下载 | 免费
- 4使用单片机实现七人表决器的程序和仿真资料免费下载
- 2.96 MB | 44次下载 | 免费
- 5美的电磁炉维修手册大全
- 1.56 MB | 24次下载 | 5 积分
- 6如何正确测试电源的纹波
- 0.36 MB | 18次下载 | 免费
- 7感应笔电路图
- 0.06 MB | 10次下载 | 免费
- 8万用表UT58A原理图
- 0.09 MB | 9次下载 | 5 积分
总榜
- 1matlab软件下载入口
- 未知 | 935121次下载 | 10 积分
- 2开源硬件-PMP21529.1-4 开关降压/升压双向直流/直流转换器 PCB layout 设计
- 1.48MB | 420062次下载 | 10 积分
- 3Altium DXP2002下载入口
- 未知 | 233088次下载 | 10 积分
- 4电路仿真软件multisim 10.0免费下载
- 340992 | 191367次下载 | 10 积分
- 5十天学会AVR单片机与C语言视频教程 下载
- 158M | 183335次下载 | 10 积分
- 6labview8.5下载
- 未知 | 81581次下载 | 10 积分
- 7Keil工具MDK-Arm免费下载
- 0.02 MB | 73810次下载 | 10 积分
- 8LabVIEW 8.6下载
- 未知 | 65988次下载 | 10 积分
工商网监
评论