mos管esd保護電路,ESD保護電路設計-KIA MOS管

ESD保護器件工作原理

靜電保護器件（ESD）是由一個或多個 TVS 晶粒采用不同的電路拓撲制成具有特定功能的多路或單路 ESD 保護器件。ESD反向并聯于電路中，當電路正常工作時，ESD處于截止狀態（高阻態），不影響電路正常工作。

當電路出現異常過電壓并達到 ESD 的擊穿電壓時，ESD迅速由高阻態變為低阻態，泄放由異常過電壓導致的瞬時過電流到地，同時把異常過電壓鉗制在一個安全水平之內，從而保護后級電路免遭異常過電壓的損壞。

CMOS I/O上的內部ESD保護

內置保護在CMOS I/O引腳上非常常見，這些引腳可能是器件的一部分(從簡單的負載開關到中等復雜性的微控制器，再到高復雜性的FPGA)。它們通常為每個 I/O 引腳兩個。一個連接在引腳和GND之間，一個連接在引腳和VCC之間。兩者在正常工作條件下均為反向偏置(GND<=VI/O<=VCC)。

esd保護電路

CMOS數字I/O引腳示意圖，突出顯示了許多設計中普遍存在的內部保護二極管(即使IC數據手冊中沒有提到它們)。

它們用于在引腳發生故障時保護敏感的CMOS邏輯。如果VI/O 上的電壓高于 VCC(例如，正 ESD 電壓尖峰)，則頂部二極管導通，將引腳上的電壓箝位至不超過VCC+Vf。同樣，如果VI/O上的電壓降至VGND以下(例如，負ESD電壓尖峰)，則底部二極管導通，將引腳上的電壓箝位至不超過?Vf。

要小心，因為這些二極管通常具有相當低的最大電流。超過此最大電流將吹動ESD二極管，通常導致其開路，從而消除了敏感CMOS電路的保護，然后幾乎瞬間被油炸。然后，您的 I/O 引腳將停止工作。如果幸運的話，它只會是一個受影響的引腳。如果沒有，整個端口(如果適用)，甚至整個設備都會被失效。

無論它們多么有用，它們也會在特定情況下產生設計挑戰，因此在進行任何涉及CMOS I/O且存在ESD保護二極管的原理圖設計時，都需要仔細考慮。導致問題的兩種情況是：為具有多個電壓軌的電路上電時。當VI/O上的電壓在某些點上可能高于VCC時，由于輸入信號的性質。在低功耗設計中，當您有選擇地關斷為這些IC供電的電壓軌時。