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[推荐]浅析ESD防护与ESD保护电路

相信所有人都希望ESD防护能完全地集成到IC芯片内部,因为这样会节省的板级空间,减少系统成本并降低设计与布线的复杂度。但从目前情况来看,前景并不乐观。如今,IC制程工艺的进步成了片上ESD保护的一大难题。一方面,工艺的进步虽提升IC的性能与集成度并降低功耗与尺寸,但由于栅极氧化层厚度越来越薄,IC自身的ESD防护能力反而降低。另一方面,随着IC尺寸的不断减小,由于受到空间的限制,因此保护能力有限。
 
       
   图4 随着IC面积的不断减小,很难在IC中集成ESD保护电路(资料来源:安森美半导体)
   
 
由于芯片上ESD保护电路能力有限,为保证整个系统有较好的ESD防护能力,外部ESD保护器件是必不可少的。比较常见的有陶瓷电容、齐纳二极管、肖特基二极管、MLV(Multi-Layer Varistor,多层变阻器)和TVS(Transient Voltage Suppresser瞬态电压抑制器)。
  
MLV是一种基于ZnO压敏陶瓷材料,采用特殊的制造和处理工艺而制得的高性能电路保护元件,其伏安特性符合I=kVa,能够为受保护电路提供双向瞬态过压保护。MLV的工作原理是利用压敏电阻的非线性特性,当过电压出现在压敏电阻的两极间,压敏电阻可以将电压钳位到一个相对固定的电压值,从而实现对后级电路的保护。目前,MLV在很多领域得到了广泛的应用,如手机、机顶盒、复印机等等。
 
     
 
                     图5 MLV的内部结构示意图
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