高速電路的ESD保護(hù)最佳設(shè)計(jì)方案

　　靜電放電（ESD）會(huì)給電子器件環(huán)境會(huì)帶來破壞性的后果。事實(shí)上，在各種各樣電路的電路封裝和經(jīng)過裝配、正在使用大電子器件中，超過25%的半導(dǎo)體芯片損壞歸咎于ESD。

　　通常情況下，來自人體某個(gè)部分（手指）的放電將給給不同的材料充電，隨后傳遞到附著在電子器件的導(dǎo)電觸點(diǎn)。這將造成IC損壞，并有理由指責(zé)終端用戶器件制造商。

　　這個(gè)問題非常嚴(yán)重，以至于歐盟（European Union）已經(jīng)為任何在經(jīng)濟(jì)區(qū)銷售的商品制定了特殊的ESD抑制標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)在設(shè)計(jì)工程師必須為當(dāng)今更敏感的半導(dǎo)體提供有效的ESD保護(hù)。

　　不幸地是，這項(xiàng)任務(wù)經(jīng)常遵循事后回想的設(shè)計(jì)原則：首先搭建沒有額外過壓瞬間抑制的電路，依靠板上的IC來進(jìn)行保護(hù)。如果測(cè)試能顯示在原型階段的靈敏度，那么就加上保護(hù)器件。如果這種方法被采用來滿足當(dāng)今更低放大電壓，增加頻率和更低噪聲的要求的話，整個(gè)設(shè)計(jì)必須最優(yōu)的并是集成的。在末端增加保護(hù)可能非常昂貴，或由于時(shí)間限制而不切實(shí)際。

　　通常，ESD事件是由根據(jù)充電過程類型和瞬態(tài)電泳嚴(yán)重程度的三種主要ESD算法描述的：人體模型（HBM）、充電器件模型（CDM）和機(jī)器模型（MM）。這些模型定義了瞬變效應(yīng)的類型，因此設(shè)計(jì)工程師們就可以定義明確的半導(dǎo)體過壓芯片瞬變等級(jí)靈敏度，以及芯片及裝配產(chǎn)品測(cè)試規(guī)程。利用這些模型，電路設(shè)計(jì)工程師可以測(cè)試芯片和產(chǎn)品的ESD保護(hù)效率相一致，而且可以定量地與可選方案進(jìn)行比較。

　　電荷通過一系列電阻器直接傳遞，例如人的手指，是最普遍的ESD損壞原因。因此，優(yōu)秀的ESD模型是HBM。在測(cè)試中待測(cè)器件中（DUT），這是由一個(gè)100pF的電容通過一個(gè)1500Ω的電阻向器件放電來表示的。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的商業(yè)版本是軍用規(guī)范883方法3015（圖1a）。

　　最流行的HBM變種是國(guó)際電工委員會(huì)IEC1000-4-2標(biāo)準(zhǔn)，定義為150pF電容通過一個(gè)330Ω電阻放電（圖1b）。這是歐盟對(duì)在其區(qū)域內(nèi)商品銷售所必須的國(guó)際測(cè)試。

　　但是，明顯的瞬間電壓威脅和能量等級(jí)的不同存在于兩個(gè)模型之中。于是設(shè)計(jì)工程師可以使測(cè)試過程適合他們所期望的具體應(yīng)用。例如，IEC1000-4-2具有一個(gè)非?？焖俚碾娖矫}沖上升時(shí)間，能應(yīng)用更多的脈沖和更高的峰值電流（見表格）。