模擬電路的ESD設計

《模擬電路的ESD設計》是2014年1月出版的一本圖書，作者是劉忠立。

基本介紹

• 書名：模擬電路的ESD設計
• 作者：劉忠立
• ISBN：978-7-118-09326-1
• 頁數：368
• 定價：79.00
• 出版時間：2014年1月
• 裝幀：精裝
• 開本：16
• 版次：1版1次
• 出版基金：裝備科技譯著出版基金
• 字數：523
• 中圖分類：TN710.02

內容簡介

本書首先介紹半導體結構、集成標準及ESD器件、ESD箝位設計原理以及ESD保護網路設計原理，在此基礎上介紹單通道模擬積體電路的ESD保護以及電源管理模擬積體電路的ESD保護，最後介紹系統的ESD保護以及系統對分立元件的ESD要求。本書不僅可以作為教科書學習，加深對半導體器件及電路ESD知識的理解，而且可以通過給出的大量例子練習以及推薦的軟體，去幫助讀者解決在實際中碰到的ESD難題，因而，本書是一本理論同套用高度結合的工具書。本書適合從事積體電路設計及系統套用的廣大科技人員閱讀，也可以作為相關領域研究生和大學生的教學參考書。

目錄

第1章 引言1

1.1 ESD軟體工具Prism中的模擬及數字部分的內容1

1.2 重要的定義3

1.2.1 ESD保護網路3

1.2.2 ESD箝位4

1.2.3 最大限制的絕對值及脈衝SOA5

1.2.4 ESD脈衝技術指標6

1.2.5 擊穿及不穩定性6

引言的DECIMMTM仿真例子10

第2章 擊穿及注入情形下半導體結構中的電導調製11

2.1 重要的定義及限制11

2.1.1 基本的半導體結構11

2.1.2 電導調製及負微分電阻12

2.1.3 空間電流的不穩定性、絲狀電流形成及抑制13

2.1.4 快返回工作14

2.1.5 本章內容的方法要點16

2.2 反向偏置p-n結的雪崩擊穿16

2.2.1 雪崩擊穿現象的解析描述17

2.2.2 p+-p-n+結構中雪崩擊穿的數值分析19

2.3 p-i-n結構中的雙雪崩注入22

2.3.1 效應的解析描述22

2.3.2 p-i-n二極體結構的解析描述22

2.4 Si n+-n-n+二極體結構中的雪崩注入24

2.4.1 解析方法25

2.4.2 仿真分析26

2.5 n-p-n二極體結構中電導調製的不穩定性27

2.5.1 浮置基區中的電導調製：二極體工作模式27

2.6 三極體n-p-n結構中的電導調製29

2.6.1 基極接地UEB=0（BVCES）時的擊穿29

2.6.2 發射極浮置IE=0時的情形30

2.6.3 共發射極電路IB<0時的雪崩注入30

2.6.4 共發射極電路正偏基極電流IB>0時的雪崩注入35

2.6.5 共基極電路中的雪崩注入37

2.7 PNP結構中的雪崩注入38

2.8 Si p-n-p-n結構中的雙注入40

2.8.1 等效電路40

2.8.2 p-n-p-n結構中的電導調製仿真41

2.9 有負微分電阻的半導體結構中空間電流的不穩定性現象43

2.9.1 雪崩注入時絲狀電流的形成45

2.9.2 雙雪崩注入電導調製中的絲狀電流效應48

2.9.3 雙注入情形中的電流絲效應48

2.10 小結49

第2章的DECIMMTM仿真例子50

第3章 積體電路工藝技術的標準器件及ESD器件51

3.1 積體電路工藝技術的ESD細節考慮51

3.1.1 具有擴展電壓元件的典型DGO CMOS工藝51

3.1.2 BCD及BiCMOS集成工藝流程的ESD細節考慮62

3.2 ESD脈衝狀態的安全工作區65

3.2.1 保持可靠性的SOA及電流不穩定性範圍66

3.2.2 ESD狀態的脈衝SOA67

3.2.3 BCD工藝中典型器件的ESD SOA69

3.2.4 ESD器件的不穩定性範圍及SOA72

3.2.5 ESD器件的物理限制、空間熱逸散74

3.3 CMOS工藝中的低壓ESD器件77

3.3.1 快返回NMOS77

3.3.2 FOX(TFO)ESD器件80

3.3.3 LVTSCR和FOXSCR82

3.3.4 低壓雪崩二極體83

3.4 BJT工藝中的ESD器件86

3.4.1 集成NPN BJT器件86

3.4.2 雙極SCR87

3.5 BCD及擴展電壓CMOS工藝中的高壓ESD器件89

3.5.1 LDMOS-SCR及DeMOS-SCR器件89

3.5.2 橫向PNP BJT器件91

3.5.3 高壓雪崩二極體95

3.6 雙向器件96

3.6.1 CMOS工藝中雙向器件結構96

3.6.2 高壓雙向器件99

3.6.3 基於Si-Ge NPN BJT結構的雙向ESD器件100

3.7 ESD二極體及無源元件 104

3.7.1 正向偏置ESD二極體104

3.7.2 無源元件106

3.8 小結111

第3章的DECIMMTM仿真例子111

第4章 ESD箝位117

4.1 有源NMOS箝位119

4.2 具有內部阻擋結參考或dV/dt導通的低壓箝位121

4.2.1 快返回NMOS箝位121

4.2.2 瞬態觸發PMOS箝位126

4.2.3 10V FOX快返回器件126

4.2.4 LVTSCR及FOX-SCR箝位128

4.2.5 高保持電壓的LVTSCR箝位130

4.2.6 SCR箝位中的觸發特性控制132

4.3 ESD箝位中的電壓和電流參考137

4.3.1 BiCMOS工藝中的低壓箝位138

4.3.2 具有電壓參考的NPN箝位140

4.4 高壓ESD器件142

4.4.1 具有內部阻擋結參考的20V NPN142

4.4.2 具有外部橫向雪崩二極體參考的NPN箝位143

4.4.3 基於SCR的高壓箝位143

4.4.4 橫向LPNP箝位144

4.4.5 混合器件-電路雙模式方法144

4.5 自保護概念148

4.5.1 器件級自保護148

4.5.2 陣列級自保護149

4.6 超高壓電路的ESD保護152

4.7 小結154

第4章的DECIMMTM仿真例子154

第5章 ESD網路設計原理163

5.1 基於軌道的ESD保護網路164

5.1.1 基於軌道和局部的ESD保護164

5.1.2 採用快返回箝位基於軌道的ESD保護166

5.1.3 採用有源箝位基於軌道的ESD保護168

5.1.4 BiCMOS工藝中有源箝位設計的細節考慮171

5.1.5 雙極差分輸入保護176

5.1.6 雙極輸出保護179

5.1.7 CMOS 輸入和輸出保護181

5.1.8 陣列級的考慮183

5.1.9 二級保護的概念185

5.2 基於局部箝位的ESD保護網路191

5.2.1 局部ESD保護191

5.2.2 串列數據線引腳情形研究192

5.2.3 EEPROM中擦除引腳的保護193

5.2.4 內部引腳的局部保護196

5.2.5 高速I/O引腳的局部保護198

5.3 多電壓域的ESD網路200

5.3.1 多電壓域200

5.3.2 具有單一有源箝位網路的多電壓域保護201

5.3.3 差分輸入局部雙向ESD保護202

5.4 具有ESD緊密模型的ESD網路仿真203

5.4.1 用於快返回NMOS及PMOS器件的緊密模型204

5.4.2 快返回LVTSCR模型204

5.4.3 擴展電壓快返回緊密模型205

5.4.4 高壓漏極開路的電路分析210

5.5 小結211

第5章的DECIMMTM仿真例子211

第6章 單通道模擬電路的ESD設計219

6.1 放大器220

6.1.1 放大器的產品系列及技術指標 220

6.1.2 放大器的ESD解決方案224

6.1.3 雙極輸出高壓音頻放大器226

6.1.4 低壓放大器的雙極輸出保護227

6.1.5 輸入保護229

6.1.6 CMOS輸出230

6.2 數-模轉換器和模-數轉換器230

6.2.1 高速DAC的功能模組231

6.3 高速接口I/O引腳234

6.3.1 接口類模擬產品234

6.3.2 積體電路電纜放電事件的測試程式235

6.3.3 滿足CDE要求的接口引腳ESD保護 237

6.4 小結238

第6章的DECIMMTM仿真例子239

第7章 電源管理電路的ESD保護247

7.1 電源管理產品247

7.1.1 電源管理產品及ESD挑戰247

7.1.2 集成的DC-DC轉換器及控制器250

7.1.3 集成電源陣列251

7.2 低壓電源電路ESD263

7.2.1 低壓電源開關模組263

7.2.2 降壓DC-DC轉換器265

7.2.3 低壓開關引腳的局部快返回保護266

7.3 集成高壓調節器的ESD保護270

7.3.1 集成異步降壓調節器270

7.3.2 同步調節器273

7.4 控制器280

7.4.1 異步降壓-升壓（SEPIC）控制器280

7.4.2 同步降壓控制器283

7.5 光管理單元和LED驅動器285

7.5.1 模擬LED技術285

7.5.2 LED驅動器286

7.5.3 光管理單元287

7.6 其他例子的研究292

7.6.1 電源陣列-ESD箝位的相互作用292

7.6.2 N型外延層-N型外延層的瞬態閂鎖294

7.6.3 高壓引腳保護的CDM297

7.7 小結301

第7章的DECIMMTM仿真例子302

第8章 系統級和分立元件的ESD309

8.1 系統級規範和標準309

8.1.1 ESD魯棒系統的意義309

8.1.2 系統級ESD脈衝及模型312

8.1.3 系統級事件的瞬態閂鎖316

8.1.4 系統級的保護元件319

8.2 晶圓片人體金屬模型測量319

8.2.1 晶圓片HMM測試儀及脈衝等效電路321

8.2.2 HMM-HBM元件的相關性322

8.3 系統級引腳的片上設計325

8.3.1 系統級保護的電路例子325

8.4 熱交換及熱插拔329

8.4.1 二級SCR ESD器件的概念330

8.5 系統級封裝的保護334

8.6 分立元件的ESD魯棒性335

8.6.1 高可靠性系統中的分立元件335

8.6.2 分立元件的ESD要求336

8.6.3 有缺陷器件的基本數值分析及二電晶體模型337

8.6.4 分立元件魯棒性的實驗評估340

8.7 小結344

第8章的DECIMMTM仿真例子345

參考文獻348"