利用HFTA-16.0建立双极型集成电路的ESD保护
图6. 能量和电压与电源耦合电容的关系
被保护引脚电容上的能量如图6所示,对小的去耦电容,箝位二极管通过进入突变稳定模式限制电压(V1)。突变稳定后的电压所产生的能量近似地随着电容的增大而成比例增大。电源去耦电容增大到一定程度后,电荷传输不会产生导致箝位电路击穿的电压。
箝位电压高于IC所能承受的电压(典型值6V),低于二极管的击穿电压(约10V)时,对于存在去耦电容的情况,因为电容储能可能导致某些问题。如果IC在没有外部电路的情况下进行测试,引脚上作用10V电压是可以接受的,对器件不会构成威胁。
改善ESD保护
合理选择去耦电容的大小有助于在电路中提高IC的保护,降低电容储能,使ESD电荷不会产生击穿箝位电路的电压。
对于小尺寸高速双极型IC,HBM测试中吸收的最大能量是1µJ;2kV人体模式下,如果电容小于0.02µF (图6), 箝位二极管会产生动作。为了使去耦电容的能量低于1µJ,去耦电容有两种选择:要么容值大于0.05µF,要么小于0.005µF。当使用更高的测试电压时,要按比例增大0.05µF电容的尺寸。
结论
IC及其周边元件需要承受突破应用电路镜电防护层的ESD能量,电源的去耦电容可能是降低作用到IC上的ESD强度的一条低成本解决途径,诸多设计因素会影响ESD性能,具体可以归纳为:
1.确定应用场合的测试电压(VESD),典型值为2kV的HBM或100V MM模式。
2.检查IC的可靠性报告,确认二极管、钳位二极管和传导路径适合的测试电压。Maxim的可靠性报告中提供了IC的相关信息。
3.当使用外部电容,如电源滤波电容(C1)时,需检查其产生的电压,这个电压最终作用到IC上。
4.如果出现ESD冲击时,电压介于IC的最大额定电压(典型值为6V)与击穿电压(典型值在8V至10V),可以考虑使用较大尺寸的电容来替代电源滤波的方案。
加入微信
获取电子行业最新资讯
搜索微信公众号:EEPW
或用微信扫描左侧二维码