双极性集成电路的ESD保护

摘要： 描述了IC的ESD保护方案。

关键词： ESD保护；双极集成电路

概述

集成电路需要抗静电保护电路，一些保护电路是内置的，一些保护措施则来自具体的应用电路。为了正确保护IC，需要考虑以下内容：


*对IC造成ESD的传递模式
*IC内部的ESD保护电路
*应用电路与IC内部ESD保护的相互配合
*修改应用电路提高IC的ESD保护能力

IC内部的ESD保护可以阻止传递到芯片内部敏感电路的较高能量，内部钳位二极管用于保护IC免受过压冲击。应用电路的外部去耦电容可将ESD电压限制在安全水平。然而，小容量的去耦电容可能影响IC的保护电路。如果使用小去耦电容，通常需要外部ESD电压钳位二极管。
　　
ESD传递模式

ESD电平用电压描述，这个电压源于与IC相连的电容上的储存电荷。一般不会考虑有上千伏的电压作用于IC。为了评估传递给IC的能量，需要一个模拟放电模型的测试装置。

ESD测试中一般使用两种充电模式(图1)，人体模式(HBM)下将电荷储存在人体模型(100pF等效电容)中，通过人体皮肤放电(1.5kW等效电阻)。机器模式(MM)下将电荷储存在金属物体，机器模式中的放电只受内部连接电感的限制。

图1  ESD测试模型

以下概念对于评估集成电路内部的ESD传递非常有用：

1. 对于高于标称电源的电压来说，IC阻抗较低。
IESD=VESD/Z   ZHBM=1.5kW
2. 在机器模式下，电流受特征阻抗(约50W)的限制。
ZMM=V/I=肔/C0
低阻能量损耗：
E=1/2 C0