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ESD器件物理 用于ESD保护的半导体器件，应该具有以下几方面的特征； 1.能够承受大电流、大电场、大焦耳热 2.有电压箝位特征 3..有类开关特性，关态寄生小。 二极管 二极管是最早被用作ESD保护的半导体器件，由于其结构简单，直到急湍湍一直被广泛采用，根据PN结二极管的Shockley方程正向导通电流I等于 由上式知，二极管导通后电流随电压的增大雨指数倍增大的特性，对于ESD电流的泄放非常有益 二极管ESD保护电路如上图，工作原理如下：当输入端电压V大于VDD+0.65时，二极管DP导通，泄放ESD电流到VDD,当 输入电压V小于VSS-0.65V时，二极管DN导通，泄放电流到VSS. 双极型晶体管/场氧器件 双极型晶体管/场氧器件ESD保护电路如下图：工作原理如下Q1为pnp管，Q2为npn管。当输入端电压V大于VDD+Vb时，Q2导通，泄放ESD电流到VDD,当 输入电压V小于VSS-Vb时，Q1导通，泄放电流到VSS. MOSFET管 MOSFFT管ESD保护电路如下图：工作原理如下：当输入端电压V大于VDD+Vg时，PMOS导通，泄放ESD电流到VDD,当 输入电压V小于VSS-Vg时，NOSD导通，泄放电流到VSS. 可控硅（SCR） 可控硅ESD保护电路如下图，工作原理如下：当正的ESD冲击出现在I/O端时，VakVtl时，SCR开启，泄放ESD电流，当负的ESD冲击出现在I/O端时，n-well-sub形成的二极管D正偏，泄放ESD电流 各种ESD保护结构特点 ESD保护结构 优点 缺点 二极管 结构简单 箝位电压范围小 单位面积抗ESD能力弱 连接二极管（CDS） 触发电压可调 Darlington效应 BJT管 具有Snapback特性，增益大，泄放能力很强 与CMOS工艺布兼容 FOD管 与COMS工艺兼容 增益小，泄放能力差 MOS管 与CMOS工艺兼容 多指结构电流分布不均匀 SCR和LVTSCR 单位面积抗ESD能力高 容易发生闩锁 输入ESD保护电路 电路工作原理如下：当输入端发生ESD冲击时，触发电压的ESDS首先开启泄放小部分ESD电流，并将B点的电压箝位在BVgata之下，ESD电流流过电阻Rin，产生电压降，提高A点电压Va=Vb+Rin*Iesd，使ESDP达到其触发电压后开启，成为主泄放通路 输出ESD保护电路 与输入端不同，输出端连接的是MOS管的源、漏端，即pn结，而非氧化层。此为输出端通常都是带有驱动缓冲电路，为了获得较大的驱动能力，驱动缓冲电路的MOS管尺寸都比较大，大尺寸的MOS管有容纳和泄放大电流的能力，因此驱动缓冲电路带有ESD自我保护能力。可以将驱动缓冲电路看做是次级ESD泄放通路（ESDS）就不需要了，此外隔离电阻Rin对于输出级速度的影响是显著的，因此电阻Rin也不需要