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CMOS电路的ESD保护结构设计

 

2023-12-02 15:31:48

晨欣小编

CMOS(互补金属氧化物半导体)电路的ESD(静电放电)保护结构设计是非常重要的,以防止CMOS器件在静电放电事件中受到损坏。以下是常见的CMOS电路ESD保护结构设计:

1. 二极管保护:

  • CMOS电路通常使用二极管作为基本的ESD保护元件。在输入/输出端口或电源线上添加反并联的二极管,使其在ESD事件中形成一个路径,将静电能量引导到地。

2. NPN/PNP二极管结构:

  • 进一步提高ESD保护能力,可以使用NPN/PNP二极管结构。这种结构由NPN和PNP二极管串联而成,形成一个二极管堆叠。这提供了更高的ESD保护等级。

3. SCR(双向触发晶闸管)结构:

  • 为了提供更强大的ESD保护,SCR结构也被广泛使用。SCR结构包括NPN和PNP晶体管,具有双向触发能力,可以在ESD事件中迅速导通并释放静电能量。

4. 金属氧化物闸源二极管(MOSFET):

  • MOSFET也可用于ESD保护。将N型MOSFET或P型MOSFET的栅极与CMOS电路的输入/输出连接,使其在ESD事件中导通。这种方式可以提供更高的ESD保护水平。

5. 多电压ESD保护:

  • 在一些高度敏感的CMOS电路中,采用多电压ESD保护结构。通过使用多个电源电压,可以提供更大的工作范围和更高的ESD保护水平。

6. 电流源结构:

  • 引入电流源结构可以限制ESD电流,防止它超过器件的承受范围。电流源可以与其他ESD保护结构一起使用,提供更精细的电流控制。

7. 遏制电流限制电阻:

  • 在ESD保护路径中加入遏制电流限制电阻,可以有效地控制ESD电流的幅度,减缓ESD事件的上升速度,有助于减轻ESD对器件的损害。

8. ESD保护网络:

  • 将上述不同类型的ESD保护结构组合成一个完整的ESD保护网络。这种网络可以在不同的ESD事件下提供更全面的保护。

9. 电源钳位结构:

  • 通过使用电源钳位结构,可以限制CMOS电路的电源电压范围,从而增加对ESD的耐受性。

设计有效的ESD保护结构需要根据具体应用的需求和工作环境来选择合适的方案。通常,设计工程师会根据设备的使用场景、性能要求以及工艺制程等因素来确定最合适的ESD保护设计。


 

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