esd保护电路
电路中的ESD保护
电路中的ESD保护ESD的意思是“静电释放”。
集成电路器件工作在一定的电压、电流和功耗限定范围内，大量聚集的静电荷在条件适宜是就会产生高压放电，静电放电通过器件引线的高压瞬时传送，可能会使氧化层断开，造成器件的功能失常。
静电的产生主要包括：摩擦起电、感应起电和接触起电。
ESD保护器件的原理，ESD保护二极管是一种新型的集成化的静电保护器件，其内部相当于是一个齐纳稳压二极管，当输入电流超过它的额定电压时，就会被击穿，把过多的电能量导回大地，以起到保护电路的作用。
ESD保护器件一般接在外部接口处，防止外部产生的静电对电路内部造成影响。
ESD器件的主要性能参数1、最大工作电压，即是允许长时间连续施加在保护器件两端的电压，在此工作状态下，ESD保护器件不导通，保持高祖状态。
2、击穿电压，即是ESD器件开始工作时的导通电压。
3、钳位电压，即是ESD器件流过峰值电流时，其两端呈现的电压，超过此电压，可能造成ESD器件的永久性损伤。
4、漏电流，在指定的直流电压下，通过ESD器件的电流，一般是nA级的，此电流越小，对被保护电路的影响越小。
5、电容，在给定电压、频率条件下测得的值，此值越小，对被保护的信号传输影响就越小。
6、响应时间，指ESD器件对输入电压钳制到预定电压的时间。
ESD保护器件TVS管即瞬态抑制二极管是一种二极管形式的高效保护器件，利用P-N结的反向击穿工作原理，将静电高压导入大地，从而保护了电器内部对静电敏感的器件。
当TVS二极管的瞬时电压超过电路正常工作电压时，TVS二极管便发生雪崩，提供给瞬时电流一个超低电阻通路，其结果就是瞬时电流通过二极管被引开，避开可被保护器件，并且在电路恢复正常值之前使被保护回路一直处于截止状态，当瞬时脉冲结束以后，TVS二极管自动回复高阻状态，整个回路进入正常电压。
TVS二极管的工作特性曲线如下图所示TVS管的选型（1）、TVS的最大反向钳位电压应小于被保护电路的损坏电压。
esd保护电路原理
esd保护电路原理
ESD（静电放电）保护电路是一种用于防止静电放电对电子设备造成损害的电路。
其原理可以通过以下步骤来解释：
1.静电感应：当静电靠近电子设备时，会在设备的外壳和内部电
路中感应出相反的电荷。
2.静电放电：当静电电荷累积到一定程度时，会通过空气或接地
线等途径发生静电放电。
3.ESD保护电路工作：ESD保护电路会在静电放电发生时，迅速将
静电电流引入大地或其他安全的放电途径，以避免静电对设备
内部电路造成损害。
4.保护机制：ESD保护电路通常采用并联的方式连接到电路中，以
防止静电放电电流流过电路中的其他元件，从而保护内部电路
免受静电的损害。
ESD保护电路通常由以下元件组成：
1.放电管：放电管是一种能够承受高电压、大电流的二极管，用
于吸收静电放电产生的电能。
2.电阻：电阻用于限制放电管的电流，避免电流过大对电路造成
损害。
3.电容：电容用于滤除电源噪声，以避免静电放电对电路造成干
扰。
4.二极管：二极管用于防止静电放电电流反向流入电路，保护内
部电路不受损害。
综合来看，ESD保护电路通过并联连接的方式，实现对电路的保护，同时通过放电管、电阻、电容等元件的组合，实现对静电的有效吸收和滤除。
esd保护电路powerclamp原理_理论说明
esd保护电路powerclamp原理理论说明1. 引言1.1 概述本文旨在介绍ESD保护电路中常用的一种原理——PowerClamp，并深入探讨其工作原理及设计要点。
ESD（Electrostatic Discharge，静电放电）对电子设备构成严重威胁，因此对于电子设备而言，采取有效的ESD保护措施至关重要。
而PowerClamp作为一种常用的ESD保护方案，在实际应用中具有出色的效果和广泛的应用范围。
本文将系统地解释PowerClamp电路的工作机制，并提供关键器件选型、电路设计建议以及优化方案等相关内容。
1.2 文章结构本文包括引言、ESD保护电路的重要性、PowerClamp原理简介、PowerClamp 电路工作原理及设计要点、PowerClamp在实际应用中的案例研究和结论与展望六个部分。
通过这些部分内容，读者可以全面了解ESD保护电路中PowerClamp原理与应用。
1.3 目的本文主要旨在：- 介绍ESD保护电路在现代电子设备中的重要性；- 详细阐述ESD带来的危害性以及ESD保护电路的作用；- 介绍PowerClamp原理，包括其特点、工作机制和应用优势；- 提供设计PowerClamp电路时需要考虑的关键器件选型和特性；- 探讨PowerClamp电路设计中的要点和优化方案；- 分析与总结实际应用中的案例研究，展示PowerClamp技术在不同领域的应用经验；- 总结对PowerClamp原理与应用进行归纳，并展望其未来发展方向和挑战。
通过本文的阐述，读者将获得关于ESD保护电路中PowerClamp原理及其应用方面的全面知识和了解。
2. ESD保护电路的重要性2.1 ESD的危害性静电放电（ESD）是指由于两物体间的静电电荷不平衡而引起突然放电的现象。
在电子器件和集成电路中，ESD可能会对设备造成严重破坏，导致功能故障、损坏甚至永久失效。
这是因为当一个设备暴露在ESD环境中时，静电放电会产生高能量脉冲，通过脉冲传输到设备上，可能使内部元器件受损。
esd保护电路原理
esd保护电路原理
ESD保护电路是一种用于保护电子设备免受静电放电（Electrostatic Discharge, ESD）的损害的电路。
静电放电是指当两个物体之间存在电势差时，电荷会从高电位物体通过空气中的离子流动到低电位物体，引发的一种现象。
ESD保护电路的原理是利用一系列电子元器件，如二极管、金属氧化物半导体场效应管（MOSFET）等，来吸收和分散静电放电的能量，防止其直接对设备造成损害。
在ESD保护电路中，通常采用了多层保护，包括外部保护、内部保护和系统级保护。
外部保护是指在设备的输入/输出端口或接口处设置的保护电路。
其中最常使用的元器件是二极管，其正向工作时具有较高的电阻和较低的电容，从而使对地的静电放电能量通过二极管分散到地。
内部保护是指在设备内部的关键电路和元器件上设置的保护电路。
常见的内部保护电路包括：Zener二极管，它具有较低的电压阻断特性，可用于限制输入电压的峰值；MOSFET，它具有快速响应和较低的电压漏电流，可用于限制电压过高时的电流流过关键元器件。
系统级保护是指通过设备的整体设计和工艺控制来实现的保护措施。
例如，通过合理的接地设计和电路布局，减少静电积聚和放电的可能性；选择抗ESD的材料和组件，提高设备的耐ESD能力。
ESD保护电路的设计需要根据具体的设备和应用场景进行优化。
同时，不同的ESD保护电路将具有不同的静电能量吸收和分散能力。
因此，在设计ESD保护电路时，需要根据设备对ESD的敏感度和所需的保护级别，选择合适的元器件和方案，以确保设备的可靠性和稳定性。
MOS芯片的ESD保护电路设计
MOS芯片的ESD保护电路设计ESD（Electrostatic Discharge）保护电路是在MOS芯片设计中非常重要的一部分，其主要作用是保护芯片免受静电放电和其他电压干扰引起的损坏。
在设计ESD保护电路时，需要考虑静电放电的强度、放电路径、放电时间以及芯片的特性。
本文将详细介绍MOS芯片的ESD保护电路设计。
首先，设计ESD保护电路需要了解芯片的工作电压范围和工作环境。
这些参数将决定所需的ESD保护等级和保护电路的设计方案。
通常，ESD保护电路需要满足以下几个基本要求：1.渠道长度匹配：ESD保护电路通常需要使用多个MOS管来承受ESD电流。
为了提高保护效果，这些MOS管的渠道长度应该尽量相等，以保证它们可以均匀分担ESD电流。
在设计过程中，可以采用各种技术来实现渠道长度匹配，例如采用仿射布局或者通过电路设计巧妙应用。
2.延迟时间：ESD保护电路需要尽快响应ESD事件，并将电压降低到安全的范围内。
因此，保护电路的响应时间应该尽量短，以确保芯片能够在ESD事件发生时快速响应，避免损坏。
延迟时间通常可以通过选择合适的电阻和电容参数来调整。
3.低电压降：在ESD事件中，保护电路需要将电压降低到芯片所能接受的安全范围内，以避免芯片受损。
为了实现低电压降，通常会采用多级级联的保护结构，通过分级响应来降低电压。
此外，选择合适的电阻和电容参数也可以帮助减小电压降。
4.高可靠性：ESD保护电路需要能够经受多次击打，无损耗或自愈。
因此，在设计中需要使用具有较高可靠性的器件和元件。
例如，可以采用具有低漏电流和高耐压能力的二极管、MOSFET等元件。
在具体的ESD保护电路设计中，常用的保护结构包括二极管保护、级联保护和母线保护等。
例如，二极管保护方法主要通过将二极管连接在输入和输出之间来分散ESD放电能量，以提供保护。
级联保护方法则通过将多个保护器件级联并设置适当的门控电压来提高保护效果。
除了以上核心的保护电路设计，还可以采取一些其他的措施来增强芯片的ESD保护能力。
esd电路原理
esd电路原理
ESD电路原理是指防静电保护电路的设计和工作原理。
在电子设备中，静电放电（ESD）是一种常见的故障和损坏原因。
为了防止设备受到静电的损害，需要采用一些电路来保护电子设备。
ESD电路的原理涉及三个方面：静电感应、静电放电和保护措施。
首先是静电感应，当人体或其他物体带有静电时，周围的电子设备可能会受到感应而受到电磁干扰。
这种电磁干扰可能引起设备的故障或损坏。
因此，ESD电路需要具备感应静电的能力，以提前发现和处理这种干扰。
其次是静电放电，当带电物体接触到电子设备时，可能会发生静电放电。
静电放电会产生高压脉冲，可能对设备的敏感元器件造成破坏。
ESD电路需要具备快速响应的能力，能够在静电放电事件发生时迅速将电压限制到安全范围内。
最后是保护措施，ESD电路需要采用一系列的保护措施来保护电子设备。
常见的保护措施包括使用TVS二极管、MOV等元器件，这些元器件具备快速响应和较高的耐压能力，能够有效地吸收和限制静电放电的能量。
综上所述，ESD电路原理涉及静电感应、静电放电和保护措施三个方面。
通过合理设计和应用ESD电路，可以有效地保护电子设备免受静电损害。
esd电路工作原理
esd电路工作原理
ESD（electrostatic discharge）电路是用于保护电子设备免受静
电放电的损害。
它通过提供一条低阻抗的放电路径，将静电放电到地，以防止静电能量积累到足够高的水平，从而引起损坏。
ESD电路通常由以下几部分组成：
1. ESD保护器件：这是电路中最重要的组成部分，通常是一
个二极管或晶闸管。
当静电放电触及到保护器件时，它会形成一个低阻抗的导通通路，将电流引导到地。
2. 阻抗匹配电路：这是用于确保ESD保护器件与其他电路的
阻抗匹配。
它可以确保ESD电路在保护时不会对其他电路产
生过多的干扰。
3. ESD保护电路的连接和布线：在PCB（Printed Circuit Board，印刷电路板）上布线时，需要注意将ESD保护器件的引脚正
确连接到需要保护的电路或设备上。
此外，还需要考虑布线的细节，以确保ESD电路能够快速、有效地分流静电放电。
ESD电路的工作原理可以简单描述为以下几个步骤：
1. 当外部环境中积累了静电能量，并且这静电能量可能对设备或电路造成损害时，ESD电路会被激活。
2. 静电放电触及到ESD保护器件，使其进入导通状态。
保护
器件通过提供一个低阻抗通路，将静电能量放散到地面。
3. 一旦ESD电路成功分散了静电能量，保护器件恢复到正常状态，不对受保护的设备或电路产生干扰。
总之，ESD电路的工作原理是通过提供一个低阻抗通路，将静电能量导向地面，以保护设备或电路免受静电放电的损害。
这是通过使用ESD保护器件和正确的布线来实现的。
esd保护电路原理
esd保护电路原理
ESD（静电放电）保护电路是一种用于保护电子设备免受外部静电放电损害的电路设计。
静电放电是指由于电荷的不平衡而产生的短暂的高电压放电现象，会对敏感的电子器件造成不可逆转的损坏。
ESD保护电路的设计目标是将外部静电放电的能量引导到安
全地方，避免其对电子设备造成伤害。
为了实现这一目标，ESD保护电路通常由以下几个关键部分组成：
1. 静电放电探测器：用于检测外部静电放电事件的发生。
一旦探测到静电放电，它会发送一个信号给保护电路。
2. 充电泵：用于将ESD保护电路与电源之间建立一个高电压差。
这个高电压差是为了将静电放电的能量引导到地。
3. 电压限制器：用于限制引导过来的静电放电能量的电压，并防止其超过设备耐受的最大电压。
4. 可重复使用的保护元件：用于吸收和分散静电放电的能量。
这些元件可以多次使用，因为它们在处理静电放电时可以自愈。
5. 地引线：用于将引导过来的静电放电能量导入地。
地是一个电势为零的点，可以安全地对外部静电放电进行耗散。
综上所述，ESD保护电路的原理是通过静电放电探测器检测
外部静电放电事件，然后利用充电泵建立高电压差将静电放电
能量引导到地引线，并通过电压限制器和可重复使用的保护元件保护电子设备免受损害。
esd基本电路
esd基本电路摘要：一、引言二、ESD 基本概念1.ESD 的定义2.ESD 的作用三、ESD 基本电路1.放电电路2.钳位电路3.保护电路四、ESD 电路设计1.设计原则2.设计步骤五、ESD 电路应用1.消费电子2.汽车电子3.通信设备六、ESD 电路的发展趋势1.低功耗2.高性能3.集成化正文：一、引言静电放电（Electrostatic Discharge, ESD）是一种常见的自然现象，当两个带电物体接触或分离时，会产生电荷的转移，从而导致放电现象。
在电子设备中，ESD 会对元器件、电路板和系统造成损害，因此必须采取相应的防护措施。
ESD 基本电路是实现静电防护的关键技术之一，本文将对其进行详细介绍。
二、ESD 基本概念1.ESD 的定义静电放电是一种电荷的突然释放，通常伴随着电磁辐射和热量产生。
在电子设备中，ESD 可能引起元器件参数变化、电路板损坏、系统故障等问题。
2.ESD 的作用ESD 电路的作用是限制静电放电产生的电流，从而减小其对电子设备的影响。
通过合理的电路设计，可以实现对ESD 的有效防护。
三、ESD 基本电路1.放电电路放电电路主要用于消散静电荷，常见的放电方式有空气放电、接触放电和电场放电。
在电子设备中，通常采用金属屏蔽、接地、滤波等技术实现放电。
2.钳位电路钳位电路用于限制放电电流的大小，从而减小其对电子设备的影响。
钳位电路通常包括限压电阻、瞬态电压抑制器（TVS）等元器件。
3.保护电路保护电路是整个ESD 防护系统的核心部分，其作用是在ESD 事件发生时，及时切断电源，避免设备受到损害。
保护电路通常包括过压保护、过流保护等技术。
四、ESD 电路设计1.设计原则在进行ESD 电路设计时，应遵循以下原则：快速响应、低箝位电压、低漏电流、高可靠性等。
2.设计步骤ESD 电路设计主要包括以下步骤：确定防护等级、选择元器件、绘制电路图、仿真分析和优化等。
五、ESD 电路应用1.消费电子消费电子设备中，如手机、平板电脑等，都需要采用ESD 电路进行防护。
二极管esd保护电路原理
二极管esd保护电路原理二极管ESD（静电保护）电路是一种用于保护电子设备免受静电损害的技术。
ESD是指当电子设备与带有静电的人体或其他物体接触时，可能导致设备损坏或失效的现象。
ESD保护电路的作用是通过引导和消耗静电放电，保护电子设备免受损害。
在讨论二极管ESD保护电路原理之前，先简单介绍一下静电放电的原因。
静电放电是由于物体在接触过程中产生静电，静电在接触之后会迅速放电，导致大量电流通过电子设备。
这些电流可能会导致设备内部的电路元件短路或击穿，从而导致设备损坏。
因此，需要采取措施防止静电放电对设备造成危害。
二极管ESD保护电路的工作原理是通过将静电放电转移到地线或电源线上，从而阻止静电放电影响设备内部电路。
常见的ESD保护电路包括并联二极管、串联二极管和多种组合应用的二极管电路。
1. 并联二极管ESD保护电路并联二极管ESD保护电路是指将二极管连接在设备的输入端和地线之间。
当静电放电时，二极管将电流导向地线，从而将静电放电转移到地线上，阻止静电放电通过设备内部电路。
并联二极管ESD保护电路的工作原理是当设备输入端发生高静电放电时，二极管将充当导体，将电流导向地线。
由于二极管具有单向导电性，所以只有在静电放电时，二极管才会起作用。
在正常工作时，二极管处于高阻态，不影响信号的传输。
2. 串联二极管ESD保护电路串联二极管ESD保护电路是指将二极管连接在设备的输入端与正常工作电路之间。
当静电放电时，二极管将静电电流引导到地线，从而保护正常工作电路。
串联二极管ESD保护电路的工作原理是当设备输入端发生高静电放电时，二极管将起到击穿电压保护的作用。
当二极管检测到静电放电时，二极管会变为导通状态，将静电电流引导到地线。
在正常工作时，二极管处于正常工作状态，不影响电路的传输。
3. 组合应用的二极管ESD保护电路组合应用的二极管ESD保护电路是指将多个二极管连接在设备的输入端和地线之间，以实现更高的保护效果。
esd基本电路
esd基本电路摘要：一、引言二、ESD的基本概念1.ESD的定义2.ESD的作用三、ESD的基本电路1.放电电路2.钳位电路3.保护电路四、ESD电路的设计要点1.器件选型2.电路布局3.电路参数设置五、ESD电路的性能评估1.放电模式2.钳位电压3.响应时间六、ESD电路的应用领域1.消费电子2.汽车电子3.工业控制七、结论正文：一、引言随着电子技术的不断发展，静电放电（ESD）问题日益受到人们的重视。
ESD不仅会对电子设备造成损害，而且可能导致系统故障，影响产品的可靠性和稳定性。
因此，设计有效的ESD保护电路成为电子工程师的重要任务。
本文将详细介绍ESD基本电路的相关知识。
二、ESD的基本概念1.ESD的定义静电放电（Electrostatic Discharge，ESD）是指在静电场作用下，电荷从一个物体转移到另一个物体，或者在物体表面积累并释放的过程。
2.ESD的作用ESD的作用主要表现在两个方面：一是对电子设备造成损害，如击穿元器件、损坏电路板等；二是导致系统故障，影响产品的可靠性和稳定性。
三、ESD的基本电路1.放电电路放电电路是ESD保护电路的核心部分，主要作用是在ESD事件发生时，将积累的静电荷迅速释放，以减小对电子设备的损害。
2.钳位电路钳位电路的作用是在ESD事件发生时，将电压箝位在一个安全范围内，以防止电压过高对电子设备造成损害。
3.保护电路保护电路包括过压保护、过流保护等，用于在ESD事件发生时，对电路起到保护作用。
四、ESD电路的设计要点1.器件选型在设计ESD电路时，应选择具有较高抗ESD能力的元器件，如陶瓷电容、金属氧化物半导体场效应管（MOSFET）等。
2.电路布局合理的电路布局可以减小ESD电路的面积，提高其抗干扰能力。
同时，应尽量使ESD电路远离敏感电路，以减小ESD对敏感电路的影响。
3.电路参数设置合适的电路参数设置可以提高ESD电路的性能。
如放电电阻的阻值应根据放电电流大小选择，钳位二极管的电压应根据输入电压范围确定。
esd基本电路
esd基本电路摘要：1.ESD 基本电路的概述2.ESD 基本电路的组成3.ESD 基本电路的工作原理4.ESD 基本电路的应用领域5.ESD 基本电路的优缺点正文：【1.ESD 基本电路的概述】ESD 基本电路，即静电放电保护电路，是一种用于保护电子设备免受静电放电损害的电路。
静电放电会对电子设备造成严重的损坏，导致设备失效。
因此，在电子设备的设计和制造过程中，ESD 基本电路被广泛应用，以确保设备在使用过程中的稳定性和可靠性。
【2.ESD 基本电路的组成】ESD 基本电路主要由以下几个部分组成：(1) 保护元件：保护元件是ESD 基本电路的核心部分，通常采用TVS 二极管、变压器、滤波器等元件，用于将输入信号中的静电放电电压限制在安全范围内，防止设备受到损坏。
(2) 滤波器：滤波器用于滤除输入信号中的高频噪声，保证设备正常工作。
(3) 接地：ESD 基本电路需要良好的接地系统，以便将静电放电电流迅速引入地面，避免设备受到损害。
【3.ESD 基本电路的工作原理】当设备遭受静电放电时，ESD 基本电路会发挥以下作用：(1) 电流分流：ESD 基本电路中的保护元件可将输入信号中的静电放电电流分流到地面，避免电流通过设备内部电路，从而降低设备受到的损害。
(2) 电压钳位：保护元件可在静电放电过程中，将电压限制在设备可承受的范围内，避免设备因电压过高而损坏。
【4.ESD 基本电路的应用领域】ESD 基本电路广泛应用于以下领域：(1) 电子消费品：如手机、电视、电脑等设备，以确保设备在使用过程中的稳定性和可靠性。
(2) 工业控制领域：如自动化设备、传感器等，防止静电放电对设备造成损坏。
(3) 医疗设备：如心电图机、监护仪等，确保设备在各种环境下的可靠性和稳定性。
【5.ESD 基本电路的优缺点】(1) 优点：ESD 基本电路可有效保护电子设备免受静电放电的损害，提高设备的可靠性和稳定性，延长设备使用寿命。
esd电路原理
esd电路原理
ESD电路原理是指静电放电保护电路的设计与实现。
静电放电（ESD）是指在电子元器件和电路中由于静电带电，当两个导电体直接或间接接触时，突然产生的瞬时放电现象。
如果不采取措施进行保护，ESD可能会对电子元器件和电路造成严重的损害，甚至导致设备故障。
常见的ESD保护电路包括：二极管、放电管、TVS二极管、MOV电阻变压器、保护芯片等。
二极管是一种简单的ESD保护电路，一般可以抵抗1kV-30kV的ESD冲击电压。
放电管是基于气体击穿原理的保护电路，一般可以抵抗几十千伏的ESD冲击电压。
TVS二极管和MOV电阻变压器可以快速响应ESD冲击，吸收巨大的能量，从而保护电路不受损坏。
保护芯片是专门设计的ESD保护电路芯片，可以提供更为全面和高效的ESD保护功能。
ESD电路原理的实现要考虑以下几点：(1)合理选择ESD保护电路，根据需要抵抗的ESD冲击电压和能量来选择电路类型和参数。
(2)将ESD保护电路放置在电路的输入和输出处，以限制ESD冲击的传播；(3)保证ESD保护电路的接地和供电，以确保保护电路正常工作；(4)在设计过程中要考虑到ESD保护电路的成本、大小和可靠性等因素，权衡利弊，选择最优电路。
ESD保护电路的模拟仿真
ESD保护电路的模拟仿真ESD（电静电放电）是现代集成电路领域面临的一个严重问题。
在电子设备使用过程中，由于静电的产生和积累，可能会导致电子器件受到损坏，甚至无法正常工作。
因此，为了保护集成电路免受ESD的影响，设计并模拟仿真ESD保护电路成为一项重要的工作。
一、ESD保护电路的功能与原理ESD保护电路主要功能是在ESD事件发生时，吸收静电放电的能量并将其传播到地线，维持被保护器件的工作电压稳定。
ESD保护电路主要由两个部分组成：ESD保护电路的前端和ESD保护电路的后端。
ESD保护电路的前端通常由一个或多个元件组成，如TVS二极管、Metal Oxide Varistor（MOV）、Spark Gap等。
这些元件主要用来吸收ESD产生的高能量放电，并将其传递到地线。
其中，TVS二极管是最常见的前端ESD保护元件，因其结构简单且响应速度快被广泛应用。
ESD保护电路的后端主要由驱动器、限流电阻等组成，用来控制ESD事件的过程，确保ESD电流在允许范围内。
限流电阻的作用是限制ESD电流的大小，避免对保护器件造成二次损害。
驱动器的作用是使保护电路能够快速响应ESD放电，并迅速传递ESD能量到地线。
二、ESD保护电路的模拟仿真方法在设计ESD保护电路之前，进行模拟仿真是非常必要的。
通过模拟仿真可以预测ESD保护电路的性能和响应，有助于优化保护电路的设计。
下面给出了ESD保护电路模拟仿真的几种常见方法。
1. SPICE仿真SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）是一种常用的电路仿真工具，可以用于模拟和分析电路的性能。
在设计ESD保护电路时，可以使用SPICE软件进行电路结构和参数的仿真，以实现对保护电路的性能进行评估。
2. 有限元仿真有限元仿真是一种基于数值方法的电磁场仿真技术，可以用于分析电路中的电磁场分布和ESD放电的传播路径。
什么是ESD(静电放电)及ESD保护电路的设计
什么是ESD（静电放电）及ESD保护电路的设计静电放电(ESD，electrostatic discharge )是在电子装配中电路板与元件损害的一个熟悉而低估的根源。
它影响每一个制造商，无任其大小。
虽然许多人认为他们是在ESD安全的环境中生产产品，但事实上，ESD有关的损害继续给世界的电子制造工业带来每年数十亿美元的代价。
ESD究竟是什么？静电放电(ESD)定义为，给或者从原先已经有静电(固定的)的电荷(电子不足或过剩)放电(电子流)。
电荷在两种条件下是稳定的：当它“陷入”导电性的但是电气绝缘的物体上，如，有塑料柄的金属的螺丝起子。
当它居留在绝缘表面(如塑料)，不能在上面流动时。
可是，如果带有足够高电荷的电气绝缘的导体(螺丝起子)靠近有相反电势的集成电路(IC)时，电荷“跨接”，引起静电放电(ESD)。
ESD以极高的强度很迅速地发生，通常将产生足够的热量熔化半导体芯片的内部电路，在电子显微镜下外表象向外吹出的小?弹孔，引起即时的和不可逆转的损坏。
更加严重的是，这种危害只有十分之一的情况坏到引起在最后测试的整个元件失效。
其它90%的情况，ESD损坏只引起部分的降级- 意味着损坏的元件可毫无察觉地通过最后测试，而只在发货到顾客之后出现过早的现场失效。
其结果是最损声誉的，对一个制造商纠正任何制造缺陷最付代价的地方。
可是，控制ESD的主要困难是，它是不可见的，但又能达到损坏电子元件的地步。
产生可以听见“嘀哒”一声的放电需要累积大约2000伏的相当较大的电荷，而3000伏可以感觉小的电击，5000伏可以看见火花。
例如，诸如互补金属氧化物半导体(CMOS, complementary metal oxide semiconductor)或电气可编程只读内存(EPROM, electricall programmable read-only memory)这些常见元件，可分别被只有250伏和100伏的ESD电势差所破坏，而越来越多的敏感的现代元件，包括奔腾处理器，只要5伏就可毁掉。
一个静电保护ESD的工艺电路解析
一个静电保护ESD的工艺电路解析
前一段时间一个朋友说他们有一个项目,里边有一个关于静电保护ESD的工艺电路.看不明白.我当时其实也是看不明白.但是后来是越看越明白了.现在和大家分享一下。
也算是为高科技做了一点贡献。
右边的稳压二极管起到了控制电压的作用,当这个稳压二极管导通时,会在其上流过一个电流,这个电流通过下边的电阻时,会引起下边电阻两边的电压升高,这个时候就会使左边的三极管的发射结电压达到三极管的导通触发电压0.7V,这个时候三极管工作在放大状态。
就可以使大电流从三极管流过。
这个静电保护电路的好处有两方面。
一方面，增大了ESD （静电防护）的泄流能力，一方面降低了ESD保护电路的电容。
泄流能力我们从上边的这个电路中的三极管放大就可以看出来。
但是降低电容就要从下边的工艺原理图中看了。
稳压二极管的稳压电压由N+和P+的那个PN结的参杂浓度确定。
因为这里流过的电流不用很大，所以这个PN结的面积可以做的小一点，这样就减小了稳压二极管的电容。
进而在整个电路与单稳压二极管的ESD保护在相同的泄流能力的情况下，这个电路的整体电容会比单使用稳压二极管的情况下小。
资料上说可以小到一个PF。
这个电路在具体的半导体工艺设计的时候，还有很多的地方要依靠设计经验来调节，比如那个地方的离子参杂浓度，以及一些层的厚度与宽度，这些小的变化都会引起电路中的一个或者几个元件的参数发生很大的变化。
所以在集成电路设计上，最主要的还是工艺上的设计实现，他将直接决定着你设计结果的成功与否。
是一个细活，也是一个经验活。
二极管esd保护原理与电路结构
二极管esd保护原理与电路结构
二极管ESD保护原理是利用二极管在正向偏置下具有较低的
电阻，在逆向偏置下具有较高的电阻的特性。
当出现静电放电（ESD）时，二极管会迅速转变为逆向偏置状态，从而将静电放电的能量引导到地或其他低阻抗路径上，从而保护被保护电路免受静电放电的损害。
二极管ESD保护电路通常采用反向并联二极管的结构，常见
结构有：
1. 反向并联二极管电路：将两个二极管反向并联，一个二极管的正向偏置电压为正向击穿电压，另一个二极管的正向偏置电压稍高。
这样可以使其中一个二极管在较低电压下工作，吸收ESD的能量；另一个二极管在较高电压下工作，提供更高的
击穿电压。
2. 差分双向二极管电路：通过并联两个反向并联二极管电路，其中一个二极管用于正向保护，另一个二极管用于负向保护，以实现对于正负方向ESD的保护。
3. 基极结保护结构：在晶体管的B-E端并联一个二极管，以
实现对于晶体管的ESD保护。
当ESD事件发生时，二极管将
导向晶体管的基极，使其处于截至状态，保护晶体管不受损害。
这些二极管ESD保护电路结构可以根据不同的应用需求进行
选择和设计，并常常与其他ESD保护元器件（如电阻、电容、放电管等）一起使用，以增强保护效果。
二极管esd保护原理与电路结构
二极管esd保护原理与电路结构
二极管ESD（静电放电）保护原理是利用二极管的特性，将ESD 电流通过二极管导通通路的方式，将静电电荷迅速引入地或电源线，从而保护被保护元件免受ESD的损害。
二极管ESD保护电路一般包括两个二极管以及一些辅助元件组成。
其中一个二极管作为负载二极管，负责接收ESD电流，另一个二极管则作为反向二极管，负责将ESD电流引入地或电源线。
辅助元件可以包括基准电阻、抑制电容等，用于实现对ESD电流的滤波、限流等功能。
常见的二极管ESD保护电路结构有以下几种：
1. 单向保护二极管结构：使用两个二极管分别连接在信号线与地线之间，通过引入地将ESD电流导向地。
2. 双向保护二极管结构：使用两个二极管连接在信号线和地线之间，一个二极管是正向导通的，另一个二极管是反向导通的，通过将ESD 电流引入地线或电源线保护信号线。
3. 串联二极管结构：将多个二极管串联在一起，通过增加二极管数量来提高ESD保护能力。
需要注意的是，二极管ESD保护电路的设计需要根据具体的应用场景和保护需求进行选择和优化，以确保有效地保护被保护元件免受ESD的损害。
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CMOS电路中ESD保护结构的设计上海交通大学微电子工程系王大睿1 引言静电放电(ESD，Electrostatic Discharge)给电子器件环境会带来破坏性的后果。
它是造成集成电路失效的主要原因之一。
随着集成电路工艺不断发展，互补金属氧化物半导体(CMOS，ComplementaryMetal-Oxide Semiconductor)的特征尺寸不断缩小，金属氧化物半导体(MOS，Metal-Oxide Semiconductor)的栅氧厚度越来越薄，MOS管能承受的电流和电压也越来越小，因此要进一步优化电路的抗ESD性能，需要从全芯片ESD保护结构的设计来进行考虑。
2 ESD的测试方法ESD模型常见的有三种，人体模型(HBM，Hu-man Body Model)、充电器件模型(CDM，Charge DeviceModel)和机器模型(MM，Machine Mode)，其中以人体模型最为通行。
一般的商用芯片，要求能够通过2kV静电电压的HBM检测。
对于HBM放电，其电流可在几百纳秒内达到几安培，足以损坏芯片内部的电路。
，所以对I／O引脚会进行以下六种测试：1) PS模式：VSS接地，引脚施加正的ESD电压，对VSS放电，其余引脚悬空；2) NS模式：VSS接地，引脚施加负的ESD电压，对VSS放电，其余引脚悬空；3) PD模式：VDD接地，引脚施加正的ESD电压，对VDD放电，其余引脚悬空；4) ND模式：VDD接地，引脚施加负的ESD电压，对VDD放电，其余引脚悬空；5) 引脚对引脚正向模式：引脚施加正的ESD电压，其余所有I／O引脚一起接地，VDD和VSS引脚悬空；6) 引脚对引脚反向模式：引脚施加负的：ESD电压，其余所有I／O引脚一起接地，VDD和VSS引脚悬空。
VDD引脚只需进行(1)(2)项测试3 ESD保护原理ESD保护电路的设计目的就是要避免上作电路成为ESD的放电通路而遭到损害，保证在任意两芯片引脚之间发生的ESD，都有适合的低阻旁路将ESD电流引入电源线。
这个低阻旁路不但要能吸收ESD电流，还要能钳位工作电路的电压，防止工作电路由于电压过载而受损。
这条电路通路还需要有很好的工作稳定性，能在ESD发生时陕速响应，而且还不能对芯片正常工作电路有影响。
4 CMOS电路ESD保护结构的设计根据ESD的测试方法以及ESD保护电路的原理可知，在芯片中我们需要建立六种低阻ESD电流通路，它们分别是：1) 引脚焊块(PAD)到VSS的低阻放电通路2) VSS到PAD的低阻放电通路3) PAD到VDD的低阻放电通路4) VDD到PAD的低阻放电通路5) PAD受到正向ESD放电时，PAD到PAD的通路6) PAD受到负向ESD放电时，PAD到PAD的通路7) VDD与VSS之间的电流通路。
大部分的ESD电流来自电路外部，(CMD模型除外，它是基于已带电的器件通过管脚与地接触时，发生对地放电引起器件失效而建立的)，ESD保护电路一般设计在PAD 旁，输入输出(I／O，Input／Out-put)电路内部。
典型的I／O电路示意图如图2，它的工作电路由两部分组成：输出驱动(Output Driver)和输入接收器(Input Receiver)。
ESD通过PAD导入芯片内部，因此I／O里所有与PAD直接相连的器件都需要建立与之平行的ESD低阻旁路，将ESD电流引入电压线，再由电压线分布到芯片各个管脚，降低ESD的影响。
具体到I／O，就是与PAD相连的输出驱动和输入接收器。
根据对ESD低阻放电通路的要求，上面六条通路必须保证在ESD发生时，形成与保护电路并行的低阻通路，旁路ESD电流，且能立即有效地钳位保护电路电压。
而在这两部分正常上作时，不影响电路的正常工作。
图3是加入ESD电流通路的I／O电路，在图3所列的所有器件中，HBM模式下输出驱动上的NMOS管是最容易受损坏的。
因此下面会对输出驱动中NMOS管的ESD 低阻旁路给出比较详细的介绍。
●PS模式下PAD、VSS之间的ESD低阻旁路每一个I／O引脚电路中都应建立一个PAD到VSS的ESD保护电路(图4)。
常用的ESD保护器件有电阻、二极管、双极性晶体管、MOS管、可控硅(SCR)等。
由于MOS管与CMOS工艺兼容性好，我们常采用MOS管构造保护电路。
CMOS工艺条件下的NMOS管有一个横向寄生n-p-n(源极-p型衬底-漏极)晶体管，如图5(a)所示。
这个寄生的晶体管开启时能吸收大量的电流。
利用这一现象可在较小面积内设计出较高ESD耐压值的保护电路，其中最典型的器件结构就是栅极接地NMOS(GGNMOS，Gate Grounded NMOS)。
在正常工作情况下，NMOS横向晶体管不会导通。
当ESD发生时，漏极和衬底的耗尽区将发生雪崩，并伴随着电子空穴对的产生。
一部分产生的空穴被源极吸收，其余的流过衬底。
由于衬底电阻Rsub的存在，使衬底电压提高。
当衬底和源之间的PN结正偏时，电子就从源发射进入衬底。
这些电子在源漏之间的电场的作用下，被加速，产生电子、空穴的碰撞电离，从而形成更多的电子空穴对，使流过n-p-n晶体管的电流不断增加，最终使NMOS晶体管发生二次击穿，此时的击穿不再可逆，则NMOS 管损坏。
图5(b)展示了这一过程的I-V特性，其中(Vt1，It1)为衬底和源之间的PN结正偏，横向晶体管开启时的电压电流，(Vh，Ih)为NMOS横向晶体管的钳位电压和电流，(Vt2，It2)是NMOS横向晶体管发生二次击穿时的电压和电流。
NMOS管正常工作的区域在Vop之内。
为了防止如噪音等外界影响，使NMOS在正常工作区域触发，Vop与Vh之间需要一个安全区。
Vox是NMOS管的栅氧击穿电压。
如果ESD保护器件的电压设计在安全区与栅氧击穿区之间，电流设计在It2以内，ESD保护器件就能在不损伤管子也不影响工作电路的情况下完成对电路的保护。
我们可以通过ESD钳制电路的HBM耐压值来推断ESD钳制电路器件的大概宽度。
如果CCNMOS可通的最大电流密度是10mA／μm，则要达到2kVHBM耐压值，这个ESD钳制电路要经受1.33A的电流(图1)，NMOS的宽度至少是133μm。
为了在较小的面积内画出大尺寸的NMOS管子，在版图中我们采用常把它而成手指型(finge-type)，把NMOS管中的单一“手指”作为一个单元，然后多次引用这个单元。
画版图时应严格遵循I／O ESD的设计规则。
为了进一步降低输出驱动上NMOS在ESD时两端的电压，可在ESD保护器什与GGNMOS之间加一个电阻(图6)。
这个电阻不能影响工作信号，因此不能太大。
画版图时可采用多晶硅(poly)电阻。
在ESD发生时，不一定每一个NMOS“手指”会一齐导通，这样ESD保护电路的有效耐压值就由开始导通的几个NMOS“手指”决定。
为了避免这种情况，提高FSD器件防护能力，可在NMOS栅极和地之间加一个电阻Rgate(图7)。
由于栅漏间寄生电容的存在，ESD瞬态正电压加在PAD上时，图7中NMOS上的栅极也会耦合一个瞬态正电压，因此NMOS上的每一个“手指”会一齐导通，不用到达Vt1就能进人寄生横向晶体管骤回崩溃区(snapback region)。
栅极电压由Rgate放电到地。
这个瞬态电压持续的时间由栅漏寄生电容和栅地电阻组成的RC时间常数决定。
栅地电阻必须足够大，保证在电路正常工作时这个栅极耦合NMOS管是关闭的。
只采用初级ESD保护，在大ESD电流时，电路内部的管子还足有可能被击穿。
如图8所示，GGNMOS导通，理想状况下(图8a)，衬底和金属连线上都没有电阻，吸收大部分ESD电流。
实际情况是(图8 b)，GGNMOS导通，由于ESD电流很大，衬底和金属连线上电阻都不能忽略，此时GGN-MOS并不能钳位住输入接收端栅电压，因为让输入接收端栅氧化硅层的电压达到击穿电压的足GGNMOS与输入接收端衬底间的IR压降。
为避免这种情况，可在输入接收端附近加一个小尺寸GGNMOS进行二级ESD保护(图8c)，用它来钳位输入接收端栅电压。
在画版图时，必须注意将二级ESD保护电路紧靠输入接收端，以减小输入接收端与二级ESD保护电路之间衬底及其连线的电阻。
●NS模式下VSS，PAD之间ESD低阻旁路存ESD过程中，如果PAD对VSS负向放电，放电通路由p型衬底和每一个与PAD相连NMOS的漏极产生的寄生二极管组成，如图9所示。
此时二极管正向导通，因为二极管正向导通电压小，导通电阻小，有很高ESD防护能力，PAD对VSS的负向放电可以很容易的分布到芯片各个管脚。
●PD模式下PAD，VDD之间ESD低阻旁路在ESD过程中，如果PAD对VDD正向放电，放电通路由N阱和每一个与PAD相连PMOS的漏极产生的寄生二极管组成。
此时二极管正向导通，有很高ESD防护能力，PAD对VDD的正向放电可以很容易的分布到芯片各个管脚。
●ND模式下VDD，PAD之间ESD低阻旁路在ESD过程中，如果PAD对VDD负向放电，放电通路如图10。
PAD对VDD负向放电通路由PMOS横向寄生晶体管组成。
电路原理和结构与PS模式下PAD到VSS 的电路类似。
●VDD，VSS之间ESD低阻旁路VDD，VSS的PAD上也可能发生ESD事件，因此也需要有ESD保护。
在ESD过程中，如果VDD对VSS正向放电，基本的VDD到VSS的保护电路结构是在VDD和VSS之间加一个大尺寸的GGNMOS(如图11)。
为了提高VDD到VSS 之间保护电路的效率，减小电源线问寄生电阻电容对其ESD保护性能的影响，可将这个保护电路复制多份，分布到芯片中去。
在ESD过程中，如果VDD对VSS反向放电，ESD电流通过P衬底和N阱形成的二极管被旁路掉，此时这个寄生二极管正向导通，所以它的ESD保护能力强。
●PAD，PAD之间ESD低阻旁路在PAD到PAD的电流通路中，ESD电流经输入端的ESD保护器件流入电源线，再通过电源线流经各个输出端的ESD保护器件到地。
5 综述ESD保护电路不是单一芯片引脚的问题，它要从整个芯片全盘考虑。
芯片里每一个I／O电路中都需要建立相应ESD保护电路，ESD保护电路在版图中要画在PAD旁。
VDD到VSS之间也需要ESD保护电路，VDD到VSS之间的。
ESD保护电路在芯片中要能多次引用。
每一个有输入接收端的I／O电路上应加二级ESD保护，二级ESD 保护电路在版图中要尽量靠近输入接收端。
电源线用于吸收ESD电流，在版图中尽量画宽，减小电源线上的电阻。
双极性集成电路的ESD保护类别：电子综合阅读：1183概述集成电路需要抗静电保护电路，一些保护电路是内置的，一些保护措施则来自具体的应用电路。