ESD防护器件--ESD掩护电路优错误谬误-KIA MOS管

按照ESD防护器件的TLP I-V特征咱们可将ESD器件分为回滞类和非回滞类两种：

--回滞类的ESD器件包含NPN三极管、栅极接地 NMOS ( GGNMOS, Gate-grounded NMOS )、可控桂(SCR, siliconcontrolled rectifier)等。

--非回滞类的ESD器件包含二极管、二极管串、沟道任务的MOS管、PNP三极管、栅极接电源的PMOS(GDPMOS)等，与回滞类ESD器件比拟，其TLP曲线不负阻区的存在。  

经常操纵于ESD防护的器件包含PN结二极管、GGNMOS规划和 SCR 规划等。它们均有各自的上风和上风，现罗列以下：

二极管

二极管是最简略的ESD防护器件，寄生效应少，幅员规划轻易在传统的集成电路中，二极管规划是操纵最多的ESD防护规划，能够或许知足惯例的ESD防护须要。

首要上风：

--正向二极管开启电压较低。二极管正向导通电压约为0.7V,而芯片的任务电压能够低至IV,当操纵正向导通的二极管对芯片停止ESD防护时，为了在芯片上电时不发生泄电流，经常须要串连多个二极管才能操纵，致使导通电阻和幅员面积呼应成倍增大，并且二极管串低温下泄电流较大。

--反向任务的二极管电流耐受才能较低。反向击穿后的二极管固然开启电压较高，与PN结搀杂浓度有关，但反向击穿的二极管其电流泄放才能很弱，导通电阻也较大。

首要上风：

--寄生电容较小。二极管的首要寄生电容为PN结电容和金属布线电容，比拟MOS规划电容更小，经常操纵在高速、射频电路中。

--开启速率快。PN结二极管只存在一个PN结的势查区，比拟三极管规划，不基区渡越时候。是以其呼应速率快，对CDM类ESD应力有很好的防护结果。

GGNMOS

ESD防护中最经常操纵的体例是将NMOS栅、源、体端一路接阴极，漏极接至阳极，这类接法的NMOS称为GGNMOS。因为GGNMOS规划简略，有现成的spice模子，寄生参数能够带入电路仿真，是以电路工程师经常操纵作ESD防护器件。

GGNMOS首要操纵漏衬反向PN结雪崩击穿后，MOS管外部的寄生NPN三极管导通，来泄缩小量的ESD电流。

首要上风：

--触发电压太高。因为依托NMOS漏衬结雪崩击穿来开启寄生三极管任务，在某些工艺下其雪崩击穿电压太高，能够致使外部电路先被击穿的环境。

--导通电阻太高。因为GGNMOS凡是须要较长的漏极到栅极间隔来加强其鲁棒性，在泄放ESD电流时导通电阻太高。

--单元面积鲁棒性较差。GGNMOS依托寄生NPNBJT停止ESD电流泄放，比拟二极管和可控桂而言，电流泄放才能较差。

首要上风：

--与CMOS工艺规划兼容，规划简略，不须要额定设想器件规划。有现成的精确的spice模子，能够同功效电路一路停止功效仿真考证。

可控硅整流器（Silicon Controlled Rectifier, SCR )

最早是功率器件的一种。操纵于ESD防护的SCR规划操纵了集成电路工艺中的各类浓度的N型和P型阱和注入区构成PNPN规划。SCR导通的正反应属性决议了其更大的电流缩小才能，开启后的深回滞特征也带来了更低的箝位电压。

首要上风：

--触发电压太高。CMOS工艺上的SCR首要依托反向PN结雪崩击穿来开启SCR，其雪崩电压很高（凡是为P阱/N胖结反向击穿电压）。

--回滞后的保持电压很是低（能够低于2V)。太低的保持电压不合适ESD设想窗口电压上限请求，轻易引发电路的栓锁效应。

--开启速率慢。因为SCR雪崩击穿后，NPN和PNP BJT导通并构成正反应所需时候较长，下降了 SCR的开启速率。

首要上风：

--SCR的电流泄放才能较强，远高于GGNMOS和三极管，单元面积鲁棒性强。

--寄生电容较小。SCR的寄生电容首要来自于其多个PN结的结电容，绝对GGNMOS电容更小。能够减小ESD器件寄生效应对高速、射频旌旗灯号的影响。

--SCR的深回滞特征，使得SCR箱位电压较低，同时因为SCR任务时的电导调制效应，SCR导通电阻较低。

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