一种无回跳特性TVS的快速建模方法及验证

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作者 韩昌霖 吴建飞 +2 位作者 郑亦菲 陈乐东 丁浩 《现代电子技术》 北大核心 2024年第3期130-136,共7页

瞬态抑制二极管是一种常见的电磁防护器件,在静电防护、浪涌防护、强电磁脉冲防护中有着广泛应用,其瞬态行为对于指导电磁防护设计具有重要意义,但市面上一般没有现成可用的模型。文中基于ADS软件建立一种无回跳特性TVS的仿真模型,使用... 瞬态抑制二极管是一种常见的电磁防护器件,在静电防护、浪涌防护、强电磁脉冲防护中有着广泛应用,其瞬态行为对于指导电磁防护设计具有重要意义,但市面上一般没有现成可用的模型。文中基于ADS软件建立一种无回跳特性TVS的仿真模型,使用复杂度较低的TVS模型框架。在建模过程中,分析了模型参数对于精度的影响,并利用S参数测试方法和TLP测试方法获取实测数据,最终构建了两款TVS的完整仿真模型。模型验证结果表明,该模型仿真与实测数据在TVS未工作、即将工作和进入工作状态时都较为一致,仿真与实测误差最大不超过10%,说明其精度足够支撑TVS瞬态仿真。所建立的模型可直接用于TVS的瞬态仿真,该方法也可用于其他无回跳特性TVS的模型构建,为电磁防护设计提供支持。 展开更多

关键词 电磁防护 无回跳特性 仿真模型 TVS 瞬态响应 tlp测试

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芯片传导瞬态电磁干扰下的防护特性研究 被引量：1

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作者 付路 阎照文 +1 位作者 刘玉竹 苏丽轩 《安全与电磁兼容》 2022年第4期38-42,66,共6页

瞬态电压抑制器(TVS)二极管作为常用的抑制瞬态电磁干扰的防护器件,在芯片的防护中有关键作用。文章采用传输线脉冲(TLP)测试方法,对有一定代表性的六款TVS二极管在10~1000 ns五组脉冲宽度、0.5~1800 V的TLP干扰信号作用下的瞬态响应进... 瞬态电压抑制器(TVS)二极管作为常用的抑制瞬态电磁干扰的防护器件,在芯片的防护中有关键作用。文章采用传输线脉冲(TLP)测试方法,对有一定代表性的六款TVS二极管在10~1000 ns五组脉冲宽度、0.5~1800 V的TLP干扰信号作用下的瞬态响应进行了多角度分析。重点研究了工程中常用的三款不同型号的数字芯片和模拟芯片在TVS二级管防护后,受到不同脉宽TLP应力作用下的防护特性。测试结果表明:芯片并联TVS二极管后,多数情况下即使TLP电压达到1800 V,TVS二极管对芯片仍有较好的防护。这种基于不同脉宽特性的研究思路,为不同应用场景的器件防护奠定了基础,实测数据为精确建立TVS仿真模型提供了可能。 展开更多

关键词 TVS二极管 浪涌 芯片 防护 tlp测试

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片上多通道低电容系统级静电防护电路设计

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作者 许建蓉 汪西虎 +1 位作者 刘伟 李晶 《电子元件与材料》 CAS CSCD 北大核心 2021年第9期930-935,941,共7页

为提高Type-C接口的静电防护性能,提出了基于导流二极管与栅极耦合结构的静电防护架构,用于接口的低压、高压端口。采用齐纳二极管辅助触发的栅极耦合结构(ZCNMOS)泄放静电放电(ESD)大电流,降低触发电压,消除栅接地的NMOS(GGNMOS)中叉... 为提高Type-C接口的静电防护性能,提出了基于导流二极管与栅极耦合结构的静电防护架构,用于接口的低压、高压端口。采用齐纳二极管辅助触发的栅极耦合结构(ZCNMOS)泄放静电放电(ESD)大电流,降低触发电压,消除栅接地的NMOS(GGNMOS)中叉指器件不均匀导通的现象;通过大角度离子注入技术,提高器件的ESD防护能力;同时对导流二极管版图进行优化,提高了PN结的周长面积比,减小寄生电容。测试结果表明,器件过流能力由4 mA/μm提高到10 mA/μm,提升了1.5倍;低压端口和高压端口的二次失效电流均大于25 A,抗静电能力达到IEC 61000-4-2接触放电±8 kV,气隙放电±15 kV;CCX端口、SBUX端口和D+、D-端口电容分别为74,6和1.7 pF,满足低电容特性。 展开更多

关键词 系统级ESD ZCNMOS 导流二极管 低电容 tlp测试

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ESD应力下的扩散电阻及模型击穿特性

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作者 路香香 罗宏伟 +1 位作者 姚若河 林志成 《微电子学》 CAS CSCD 北大核心 2008年第4期469-472,共4页

随着集成电路的尺寸越来越小,其对静电放电(ESD)也变得越来越敏感,而电阻在ESD保护电路中可以起到隔离和分压的作用。对ESD应力下扩散电阻的四个区域:线性区、饱和区、雪崩倍增和负微分电阻区、二次击穿区的模型进行了分析。通过TLP实... 随着集成电路的尺寸越来越小,其对静电放电(ESD)也变得越来越敏感,而电阻在ESD保护电路中可以起到隔离和分压的作用。对ESD应力下扩散电阻的四个区域:线性区、饱和区、雪崩倍增和负微分电阻区、二次击穿区的模型进行了分析。通过TLP实验对大电流作用下的电阻特性进行验证研究,试验分析了扩散电阻的ESD保护特性;着重讨论了二次击穿区,即热击穿区,的电阻特性,得出电阻的热击穿最先发生在阳极n+-n结,继续加大电压会使阳极-阴极间完全热烧毁的结论。 展开更多

关键词 ESD应力 扩散电阻 tlp测试 二次击穿

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一种评估功率LDMOS散热特性的方法

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作者 李浩 杜寰 《微电子学》 CAS 北大核心 2019年第4期588-592,共5页

介绍了一种评估功率LDMOS散热特性的方法。在0.18μm BCD工艺平台制作了结构相同、叉指数量不同的LDMOS,并进行了TLP测试。通过对物理机理以及I-V曲线进行分析,发现随着叉指数目的不断增加,归一化的寄生电阻趋近定值。基于此,提出了寄... 介绍了一种评估功率LDMOS散热特性的方法。在0.18μm BCD工艺平台制作了结构相同、叉指数量不同的LDMOS,并进行了TLP测试。通过对物理机理以及I-V曲线进行分析,发现随着叉指数目的不断增加,归一化的寄生电阻趋近定值。基于此,提出了寄生电阻相对变化因子α的概念,用来表征功率LDMOS的散热特性。最后对测试结果进行计算得到,漂移区长度为0.5μm、叉指宽度为33μm、总栅宽为14.4 mm时,LDMOS的α为0.631。 展开更多

关键词 功率LDMOS tlp测试 寄生电阻

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智能卡芯片中ESD的设计

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作者 马和良 《集成电路应用》 2019年第10期7-8,共2页

在智能卡的设计中,集成电路器件特征尺寸变得越来越小。目前主流的工艺是130 nm和90 nm,所面临的静电放电(ESD,Electro Static Discharge)挑战也越来越严峻。基于ESD研究背景,ESD故障机制和放电模型,ESD器件保护以及器件在布局上的ESD性... 在智能卡的设计中,集成电路器件特征尺寸变得越来越小。目前主流的工艺是130 nm和90 nm,所面临的静电放电(ESD,Electro Static Discharge)挑战也越来越严峻。基于ESD研究背景,ESD故障机制和放电模型,ESD器件保护以及器件在布局上的ESD性能,对设计的ESD器件进行TLP实测,得出的结论在芯片的ESD设计中具有重要的参考意义。 展开更多

关键词 集成电路设计 静电放电 智能卡 tlp测试

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一种低触发电压高维持电压可控硅静电防护器件的设计与实现

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作者 郝山万 汪洋 金湘亮 《电子世界》 2018年第3期114-115,共2页

本文针对低压5V CMOS工艺中SCR(可控硅)静电防护器件高触发电压和低维持电压的缺点,在传统简单SCR的基础上,设计了一种新器件结构,该结构改变器件击穿面降低触发电压,通过内镶二极管的方式提高器件维持电压,避免闩锁风险。设计器件在0.5... 本文针对低压5V CMOS工艺中SCR(可控硅)静电防护器件高触发电压和低维持电压的缺点,在传统简单SCR的基础上,设计了一种新器件结构,该结构改变器件击穿面降低触发电压,通过内镶二极管的方式提高器件维持电压,避免闩锁风险。设计器件在0.5um CMOS工艺下进行了流片测试,TLP测试结果表明,内镶二极管的SCR新结构,其触发电压从18.89V降低到13.04V,维持电压从3.83 V提高到5.20V,适用于5V工作电压的芯片保护,有效解决了CMOS工艺中可控硅静电防护器件高触发电压和低维持电压的缺点。 展开更多

关键词 SCR 触发电压 维持电压 tlp测试

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基于高分子电压诱导变阻膜的全PCB抗脉冲防护

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作者 刘辉 吴丰顺 +4 位作者 武占成 龚德权 王晶 胡元伟 马浩轩 《印制电路信息》 2024年第1期21-25,共5页

随着芯片集成度的不断提高,内部互连导线间距越来越小,器件更易在静电作用下受到损害。为提高印制电路板(PCB)在实际应用中抗静电放电(ESD)和电磁脉冲(EMP)的能力,制作了一种高分子电压诱导变阻膜,将其嵌入PCB中形成脉冲吸收网络,使全... 随着芯片集成度的不断提高,内部互连导线间距越来越小,器件更易在静电作用下受到损害。为提高印制电路板(PCB)在实际应用中抗静电放电(ESD)和电磁脉冲(EMP)的能力,制作了一种高分子电压诱导变阻膜,将其嵌入PCB中形成脉冲吸收网络,使全板具备抗瞬变脉冲能力,实现对ESD和EMP的全系统防护。ESD防护实测结果表明,对比普通PCB,全抗脉冲PCB对静电脉冲有更快的响应速度和更高的释放效率;传输线脉冲(TLP)测试结果表明,采用电压诱导变阻膜的PCB中每一点都具有过电压脉冲吸收能力,电流泄放能力可达50 A以上。 展开更多

关键词 静电放电(ESD) 传输线脉冲(tlp)测试 电磁脉冲(EMP) 变阻膜

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保护环版图结构对ESD防护器件耐压能力的影响 被引量：5

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作者 刘畅 黄鲁 张峰 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2017年第3期205-209,共5页

基于华润上华0.5μm双极-CMOS-DMOS(BCD)工艺设计制备了不同保护环分布情况下的叉指型内嵌可控硅整流器的横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS-SCR)结构器件,并利用传输线脉冲(TLP)测试比较静电放电(ESD)防护器件的耐压能力。以LDMOS-SCR结... 基于华润上华0.5μm双极-CMOS-DMOS(BCD)工艺设计制备了不同保护环分布情况下的叉指型内嵌可控硅整流器的横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS-SCR)结构器件,并利用传输线脉冲(TLP)测试比较静电放电(ESD)防护器件的耐压能力。以LDMOS-SCR结构为基础,按照16指、8指、4指和2指设置保护环,形成4种不同类型的版图结构。通过器件的直流仿真分析多指器件的开启情况,利用传输线脉冲测试对比不同保护环版图结构的耐压能力。仿真和测试结果表明,改进后的3类版图结构相对于普遍通用的第一类版图结构,二次击穿电流都有所提升,其中每8指设置一个保护环的版图结构二次击穿电流提升了76.36%,其单位面积的鲁棒性能也最好,为相应工艺设计最高耐压值的ESD防护器件提供了参考结构和方法。 展开更多

关键词 静电放电(ESD) 版图 保护环 多指器件非均匀开启 传输线脉冲(tlp)测试 耐压能力

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基于RC触发NMOS器件的ESD电路设计 被引量：4

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作者 李志国 余天宇 +2 位作者 张颖 孙磊 潘亮 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2014年第8期579-583,共5页

研究了基于电阻(R)电容(C)触发n型金属氧化物半导体(NMOS)器件的静电放电(ESD)电路参数与结构的设计,讨论了电阻电容触发结构对ESD性能的提升作用,研究了不同RC值对ESD性能的影响以及反相器结构带来的ESD性能差异,并讨论了在特定应用中... 研究了基于电阻(R)电容(C)触发n型金属氧化物半导体(NMOS)器件的静电放电(ESD)电路参数与结构的设计,讨论了电阻电容触发结构对ESD性能的提升作用,研究了不同RC值对ESD性能的影响以及反相器结构带来的ESD性能差异,并讨论了在特定应用中沟道放电器件的优势。通过一系列ESD测试电路的测试和分析,发现电阻电容触发结构可以明显提高ESD电路的保护能力,其中RC值10 ns设计的栅耦合NMOS(GCNMOS)电路具有最高的单位面积ESD保护能力,达到0.62 mA/μm2。另外对于要求触发电压特别低的应用场合,RC值1μs设计的GCNMOS电路将是最好的选择,ESD能力可以达到0.47 mA/μm2,而触发电压只有3 V。 展开更多

关键词 互补型金属氧化物半导体(CMOS)工艺 电阻电容触发NMOS 静电放电(ESD)电路 传输线脉冲(tlp)测试 热效应

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SCR组和保护器件的设计与验证

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作者 赵莉 《科技创新导报》 2020年第21期117-119,共3页

硅控整流器SCR(Silicon Controlled Rectif ier)以及SCR的衍生器件跟二极管和GGNMOS(Grounded Gate NMOS)一样均是应用较为广泛的ESD保护器件。相比二极管和GGNMOS两类ESD保护器件,SCR ESD器件能够实现从高阻态到低阻态转换,而且具备可... 硅控整流器SCR(Silicon Controlled Rectif ier)以及SCR的衍生器件跟二极管和GGNMOS(Grounded Gate NMOS)一样均是应用较为广泛的ESD保护器件。相比二极管和GGNMOS两类ESD保护器件,SCR ESD器件能够实现从高阻态到低阻态转换,而且具备可再生性,因此设计合理的SCR将具备非常高的ESD防护等级。本文首先介绍了SCR结构ESD泄放能力和工作机理,然后针对SCR组合保护器件的结构,结合理论分析与器件仿真对其关键特性进行设计保证;最后,基于某0.18um的工艺,设计多个ESD单体进行流片并进行TLP测试,证明本文设计的SCR组合保护结构具有较高的单位面积ESD性能。 展开更多

关键词 ESD SCR 组合保护结构 器件仿真 tlp单体测试

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