标准线性集成电路的电诱发损坏：最常见起因和防止再发生的相关处理

闩锁预防技术

在所有的CMOS和Bipolar-CMOS IC应用中，如果违反了一条或多条上述规则，一般应采取以下建议：

1. 如果任何时候器件的数字输入或输出会超过VDD，使用与VDD串联连接的二极管(如1N914)将防止SCR动作及随后的闩锁。这样做起作用的原因是二极管可防止寄生横向PNP晶体管的基极电流流出VDD引脚，从而防止
SCR触发。这如图10所示。如果认为上电时序是故障机制，二极管也是一种可靠的解决方案。这种情况下，在逻辑输入和VDD供电轨(二极管的阳极连接到逻辑输入)之间插入一个肖特基二极管将确保逻辑输入不超出VDD电源0.3 V以上，从而防止器件发生闩锁。

但是，此规则的一个例外情况是，器件的输入范围超出器件的电源电压范围时，例如(通过设计12位A/D子系
统AD7893-10)，输入范围为±10V，电源电压为+5 V。

2. 如果任何时候器件的数字输入和输出会降至DGND以下，将一个肖特基二极管(如HP5082-2835)从这些输入
或输出连接到DGND会将负偏移有效箝位于–0.3V至–0.4V。这会防止寄生NPN晶体管的射-基结开启，还会
防止SCR触发。图11所示为肖特基二极管的连接。

3. 如果DGND电位会偶尔地超出AGND 0.3V以上，位于器件两个引脚之间的肖特基二极管将防止相关寄生NPN
晶体管导通。这提供额外的闩锁保护，如图12所示。将额外二极管与刚刚提及的二极管反向并联可在另一方
向上提供DGND至AGND的箝位并将有助于最大程度地减少数字噪声注入IC。

为了识别上面(2)、(3)点中描述的过压和欠压，建议使用存储示波器，并将其每个引脚设置为最大额定值规格。将示波器的Time/Div.设置为最小设置(最好在ns范围内)。此项测试的进行时间应较长，例如整夜。

4. 在CMOS IC的IOUT引脚可拉至AGND以下的电路中，Iout引脚和AGND两端之间的肖特基二极管箝位可防止敏感IC的闩锁。这种情况有时会发生在DAC后面用作电流-电压转换器的高速双极性运算放大器。在上电或掉电转换期间，运算放大器的反相输入呈现从IOUT至负供电轨的低阻抗。不使用推荐的肖特基二极体箝位至AGND的无保护的DAC可能会出故障。

5. 如果设计中在PC板上的器件间具有较长的数字迹线并因此容易发生电感振铃问题，使用10 –100 的串联阻
尼电阻会比较有帮助。此电阻增加等效串联RLC网络的阻尼系数并使振铃衰减得更快。这将有助于防止输入
或输出保护二极管导通。

高电压瞬态

如果认为电源过压是故障机制，可靠的解决方案是插入一个TransZorb*瞬态电压抑制器(TVS)。什么是TVS及其工作原理如何？

瞬态电压抑制器6(TVS)是用于保护易受干扰电路免受电气过应力(如由ESD、感性负载开关和闪电导致的线路瞬态造成的电气过应力)影响的器件。在TVS内，破坏性的电压尖峰会受可靠的硅pn结的箝位或雪崩动作限制，该pn结将瞬态的幅度减低至无损水平。

在一个电路中，TVS应"不可见"除非瞬态出现。击穿电压(VBR)、待机(泄漏)电流(ID)和电容等电气参数应不影响正常电路性能。

为了限制待机电流并允许TVS的温度系数所引起的VBR变化，TVS击穿电压一般比反向截止电压(VR)高10%，这接近于电路的绝对最大工作电压。瞬态发生时，TVS即刻箝位以将尖峰电压限制在一个安全的水平，即箝位电压(VC)，同时将潜在破坏性电流导离受保护器件。

TVS是设计、规定并测试用于瞬态电压保护的，而齐纳二极管设计并规定用于电压调整的。因此，针对瞬态保护，应选择TVS而非齐纳二极管。

TVS的浪涌功率和浪涌电流能力与其结面积成正比。硅TVS系列的浪涌额定值通常按给定波形期间峰值脉冲功率(PP)的千瓦值规定。早期的器件采用10/1000 μs波形(10 μs升至峰值和1000 μs指数式衰减至一半峰值)规定，而最新的器件规定采用8/20μs测试波形。额定功率范围从5 kW(10/1000μs)降至400 W(8/20 μs)。此功率由TVS上的峰值电压与传导通过器件的峰值电流之积计算得出。

TVS提供电路工作电压从5V至376 V递增的各种系列。由于可用的额定电压和功率范围较宽(以及瞬态电压的普遍存在)，TVS被用于各种电路和应用。

例如，考虑将工作电压为28 V的压力传感器置于会遭遇140V峰值的瞬态电压的环境中，源阻抗为2，持续时间为10/1000 μs。该传感器的故障阈值为40 V，因此，TVS必须箝位在40 V或更低。此瞬态输出的电流为：

I = (140 V – 40 V)/2  = 50 A

注意，TVS的电压箝位动作会造成一个分压器，通过该分压器，瞬态的开路电压出现在源阻抗和TVS器件的组合上。因此，瞬态电压减去TVS箝位电压，得到一个100V的净源电压。当与瞬态峰值电压相比，箝位电压较高时，电流显著降低。

此电路可采用一个额定功率5 kW的TransZorb TVS进行保护，该TVS可轻松承受浪涌电流。