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(多图) 几种应用于触摸感应电路的ESD保护结构设计

/?? 2014年06月05日 ?? 收藏1

1、3 种ESD保护结构

1.1、二极管加电阻ESD保护结构

图1(a)是MOS集成电路中最常见的一种ESD保护结构。需要在电路的每一个压焊点都插入该结构,保护图中的Mp和Mn两个MOS管。这种结构包括与压焊点直接相连的栅极和源极短接的PMOS管Mp以及栅极和源极短接的NMOS管Mn。其中Mp和Mn这两个管子可以等效成两个二极管D1和D2。实际应用时在压焊点上会引入较大的静电,根据晶体管原理,这个较大的静电会引起Mp和Mn两个管子被雪崩击穿。通过插入图1(a)中的ESD保护结构,在这个大静电还没有到达Mp和Mn之前首先引起两个二极管D1和D2反向击穿,形成到电源和地的电流通路,把大电流泄放掉;另外电阻R起限流作用。这两个措施就起到了保护Mp和Mn的作用。这种ESD保护结构的ESD保护能力通常在2000~3000V。为了进一步提高ESD保护能力,在电容式触摸感应检测按键电路中对这种结构进行改进,如图1(b)所示。图1(b)显示了一种针对NMOS管的三级二极管加电阻网络的ESD保护结构,针对PMOS管的保护结构与此类似。每一级的原理与图1(a)类似,但这种结构能够利用三级电阻和二极管网络的限流和分压作用提供多个泄放通路,从而逐级泄放大电流,提高ESD保护能力。以图1(b)中的MOS管Mn为例来说明这种改进的ESD保护结构的电路结构参数应该如何选择。Mn的栅击穿电压是12.5V,按照ESD保护原理,经过多级限流电阻之后落在Mn栅极的电压须小于这个管子的栅击穿电压,保护电路才能起到保护作用,通过计算,采用三级二极管加电阻网络结构可以达到保护Mn的目的,其中每一级限流电阻值为100Ω,而D1,D2和D3 3个二极管也可以采用图1(a)中所示的栅极和源极短接的MOS管。

图1 二极管加电阻ESD 保护结构
图1 二极管加电阻ESD 保护结构

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ESD? 可控硅整流器? 静电放电?

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