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适合汽车级静电放电应用的双向器件

时间:2016-06-12  来源:扁平线圈电感厂家  点击:

  一、引言

  恶劣条件下工作的集成电路(IC)不断将越来越多的功能合并,这就需要改进器件与电路设计策略,以便提升鲁棒性,并尽可能缩减IC面积。由于受到更严格的设计、封装和成本限制,面向FlexRay [1]、局域互连网络和控制区域网络收发器[2]等应用的保护架构也在进行重新设计,以便将额外保护元件数量降至最低,同时提供所需的鲁棒性。这些鲁棒性要求包括严格遵守上电静电放电 (ESD) 和电磁干扰抗扰度要求。要实现更优的收发器架构,最好选择紧凑及具有高电流处理能力的双向闭锁电压箝位器件。在0.18 μm以下的先进高压技术中,这是一项挑战。此外,这些电压箝位器件的闭锁电压必须略高于±45 V,可变通态保持电压通常在±(25–40) V范围内。

  用于高压双向工作的保护器件在精密通信基础设施接口开发中的重要性越来越明显。具体而言,单芯片二维控制箝位器件具有低保持电压、高品质因数 (FOM) 比(FOM指单位面积内的最大100 ns传输线脉冲 (TLP)),消费类应用文献中还提出了自定义双向闭锁条件[3]、[4]。目前的双向导通器件存在限制,很难在高应力条件下既调整双向通态保持电压,又不显著降低响应时间和箝位器件的性能。人们已经尝试通过大幅增加器件引脚间距(如NPN晶体管中发射极和集电极的间距)来调整通态保持电压,以满足严格的上电ESD/EMI要求[5]。理论上,双极性晶体管的阶跃恢复保持电压会随着电流增益的减小而增加。这种设计调整通常用于采用传统智能电源技术制造的保护器件[6]。另一方面,增加器件引脚间距会对箝位性能造成负面影响,会使得箝位变慢、面积增加,还会导致寄生器件对基板意外击穿。一种改进后的方法可有效用于汽车IC系统化器件优化,优化的重点是对箝位双极性闭锁特征进行二维技术计算机辅助设计分析[7]。这里介绍一种新型三维导通控制技术,用于在器件通态响应期间进一步优化平衡载荷注入,有助于理解这种方法。

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