在ESD设计中,Diode是一种常见的器件。图2为Diode的一种典型应用情况,在VDD相对于VSS发生PositiveESDPulse时,Diode发生雪崩击穿并释放ESD电流,从而保护内部电路不受ESD影响。但由于二极管完全通过雪崩击穿释放ESD电流,在大电流下器件的功耗很大,因此这种模式下二极管的抗ESD能力往往很低,器件的微分电阻也较大;而在VDD相对于VSS发生NegativeESDPulse时,该Diode为正偏并释放ESD电流,由于二极管的正向导通电压很小,此模式下器件的功耗很小,因此其抗ESD能力非常强,浙江SIM卡ESD保护元件测试。由于Diode在正偏和反偏两种状态下的ESD能力差别非常大,因此目前在使用二极管作ESD保护器件时往往会采用非常大的器件面积提升二极管反偏状态下的ESD能力,如此一来,缺点是非常明显的,它增大了ESD器件的面积占用,更为严重的是,对于高频引脚而言,浙江SIM卡ESD保护元件测试,此方式会带来较大的寄生电容,浙江SIM卡ESD保护元件测试,使引脚的频率特性变差。硅基ESD保护器件的结电容与其芯片面积成正比关系。浙江SIM卡ESD保护元件测试
静电的发生机制。由于不同原子的原子核对电子的束缚能力不同,物体相互靠近时,电子就会在物体之间发生转移,从而导致电荷在物质系统之间的不均匀分布,打破原本的平衡状态。所谓静电,其实就是这些发生转移、在某一物体上积累下来的电荷,而由这些电荷引发的诸多现象,如头发炸毛、电脑屏幕粘上灰尘等,就是静电现象。当我们活动时,身体、衣物会和地面、空气等产生摩擦,使电子在它们之间发生转移,从而使身体带电。我们的鞋子大多是绝缘的橡胶底,身体累积的电荷不可能通过鞋导给大地,于是身体的电荷逐渐累积,也就产生了静电。静电现象在冬天比在夏天更为常见,这与不同湿度下空气的导电能力有关。相对湿润时,空气中漂浮着大量微小液滴,可以转移身体的一部分电荷,而冬天气候干燥,室内外温差更**的温差会降低空气相对湿度,因此摩擦带来的电荷很容易积累起来。浙江SIM卡ESD保护元件测试ESD防护主要采用“过压防护”的原理,通过隔离电路、钳位电路、衰减电路等方式降低ESD的冲击电压。
防静电的四项基本原则是:原则一:等电位连接,与敏感器件接触的导体实现等电位连接,避免因导全带静电发生放电;原则二:静电源控制,绝缘材料的静电通过连接地和等电位连接无法消除,因此必须对敏感器件周边进行静电源控制;原则三:静电源包装,出ESD防护区的器件必须使用防静电包装,以防外界静电源的影响;原则四,ESD防护措施不能降低安全水准,如安全与之***,安全第一。静电是一种客观的自然现象,产生的方式多种,如接触、摩擦、剥离等。静电防护技术,如电子工业、半导体、石油工业、兵器工业、纺织工业、橡胶工业以及兴航与***领域的静电危害,寻求减少静电造成的损失。
在高频接口还可以采用电阻衰减网络和LC滤波电路形成ESD保护。电阻衰减网络在很宽的频带范围都有较好的适应性,但是它在衰减ESD脉冲的同时,对高频信号进行同比例衰减,改变了电路系统的增益分配,而且在低噪声要求的高频接口不能采用此方法。从图1的ESD频谱可见,数百MHz以下的高频接口很难使用滤波方法实现ESD防护,只有在GHz以上的高频接口且使用LC高通滤波器才具有可实现性。适用于高频信号接口的ESD防护电路必须有很小的并联结电容、较小的串联电感和很快的响应速度,这对防护器件参数的选取、PCB布局的寄生参数控制、阻抗匹配以及布板面积都有较高的要求,实际实现起来并不简单。静电干扰电流的放电路径主要有两条:一条通过外壳流向大地,另一条通过内部PCB流向大地。
常见的ESD静电放电模式有四种,分别是人体放电模型、机器放电模型、带电器件模型、感应放电模型:1.HBM,人体放电模型,即带电人体对器件放电,导致器件损坏。放电途径为:人体——器件——地。2.MM,机器模型,即带电设备对器件放电,导致器件损坏。放电途径为:机器——器件——地。3.CDM,带电器件模型,即带电器件直接对敌放电。放电途径为:器件——地。4.FICDM,感应放电模型,即器件感应带电后放电。途经:电场——器件带电——地。常用的ESD保护器件主要有Diode、Resistor、P/NMOS、BJT、SCR等。浙江SIM卡ESD保护元件测试
硅基ESD静电保护元件具有较低的钳位电压。浙江SIM卡ESD保护元件测试
在JS-001-2012及MIL-STD-883H中,带电的人体都用100皮法(pF)电容器及1500欧姆的放电电阻来模拟。在测试过程中,电容会充电到数千伏(常见的是2kV、4kV、6kV及8kV),再借由电阻串联到被测器件进行放电。典型的HBM波形有2至10纳秒的上升时间、每千伏特0.67安培的电流,及200纳秒脉冲宽度的双重指数信号衰减波形。如果带电人体通过其手持的小金属物件,如钥匙、螺丝刀等对其他物体产生的放电称为人体-金属ESD模型,与典型的人体放电模型有明显的差别。人体-金属ESD产生的放电电流的峰值一般要比人体ESD大5~7倍。原因是金属物件的电极效应使得人体放电的等效电阻***变小。浙江SIM卡ESD保护元件测试
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