HFTA-16.0：双极型集成电路的ESD保护

将C1加倍，则会导致：


电容加倍，能量降低一倍。

对于高速双极型IC，HBM测试中吸收的最大能量是1μJ；2kV人体模式下，如果电容小于0.02μF(图6)，C1＞＞C0二极管会产生动作。为了使去耦电容的能量低于1μJ，去耦电容有两种选择：要么容值大于0.05μF，要么小于0.005μF。当使用更高的测试电压时，要按比例增大0.05μF电容的尺寸。

实际应用中，通常不允许使用更大的去耦电容。浪涌电流的要求会限制电容尺寸。如果不控制电压摆率，唯一限制浪涌电流的途径就是限制去耦电容的尺寸：


去耦电容与电源间的引线总是存在一定量的电感，通常也会接入一个滤波电感。这种配置下，最大浪涌电流取决于滤波电感与去耦电容的特征阻抗，这个阻抗(图7中的Zo)类似于MM测试中的电流限制。


通过限制浪涌电流，可以使用较大的滤波电容(C1)；发生ESD冲击时，使得作用在IC上的电压低于器件允许的最大额定电压。


改善ESD保护的有效途径有：

* 使用更大的滤波电容，使最大ESD电压低于IC引脚所能承受的绝对最大电压；
* 使用小的滤波电容，使得箝位二极管在低能量时提供保护；
* 增大串联电感限制大电容产生的浪涌电流；
* 增加外部箝位二极管，如图8所示的齐纳二极管，使ESD电压低于器件所能承受的绝对最大电压(图9)。


本文小结

IC及其周边元件需要承受突破应用电路镜电防护层的ESD能量，电源的去耦电容可能是降低作用到IC上的ESD强度的一条低成本解决途径，诸多设计因素会影响ESD性能，具体可以归纳为：

* 确定应用场合的测试电压(VESD)，典型值为2kV的HBM或100V MM模式；
* 检查IC的可靠性报告，确认二极管、钳位二极管和传导路径适合的测试电压。Maxim的可靠性报告中提供了IC的相关信息；
* 当使用外部电容，如电源滤波电容(C1)时，需检查其产生的电压，这个电压最终作用到IC上；
* 如果出现ESD冲击时，电压介于IC的最大额定电压(典型值为6V)与击穿电压(典型值在8V至10V)，可以考虑使用较大尺寸的电容来替代电源滤波的方案。