MOS替換方法及流程之ESD免疫力詳解

1.1ESD免疫力

1.1.1MOS體二極管穩(wěn)健性(散熱器上的ESD)

ESD敏感器件的損壞通常是由于ESD電流的通過使一個(gè)小的內(nèi)部區(qū)域受熱而引起的。損傷區(qū)域可能是金屬化軌道或晶體管結(jié)。

如果溫度超過某個(gè)閾值，就會(huì)造成損害。

在中脈沖長(zhǎng)度范圍內(nèi)(一般100ns

?ESD模型:

放電25kV(最壞情況)的ESD脈沖持續(xù)時(shí)間約為:

·3τ= 3 * RESD* CESD1= 3 * 330 * 10-12* 330 = 330 ns

·IESD= UESD/ RESD= 25 kv / 330?= 76

在計(jì)算中，我們考慮NXP和IRF MOSFETs的Imax=75A，通過MOSFETs體二極管(最壞的情況)的Imax=80A。這個(gè)電流的范圍和I的一樣ESD。我們可以對(duì)這個(gè)假設(shè)充滿信心。

體二極管雪崩時(shí)的Vds: Vz=55V。

最大額定值:

根據(jù)數(shù)據(jù)表，體二極管直到Pmax才被損壞:

對(duì)于NXP和IRF, Pmax = Vz*Imax = 55*75 = 4125 W

對(duì)于英飛凌，Pmax = Vz*Imax = 55*80 = 4400 W

?在散熱器的ESD中通過體二極管(最壞情況)估計(jì)平均功率:

備注:

在這個(gè)配置中，MOSFET排放上的10nF和10nF串聯(lián)電容不能考慮(離散熱器太遠(yuǎn))。

VESD= Vo = 25 kv

使用ESD模型:{ RESD= 330?/ CESD= 330 pf }

在3τ,Vds公司仍等于55 v(鉗位電壓)。

Vz:體二極管電壓在雪崩狀態(tài)。

漏源極電流方程為i(t) = (V)ESD/ RESD)* exp(- t /τ)

MOSFET功率方程為P(t) = Vz* i(t)

< 4125 W

P(average)= 1320 w < 4125 w

?結(jié)論:

在ESD脈沖期間，平均功率Paverage= 1320W低于3mosfet允許的最大功率(4125W)。因此，用于3mosfet的體二極管足夠堅(jiān)固，不會(huì)被ESD脈沖損壞。

?柵極的魯棒性,防靜電

利用電容分壓器橋式關(guān)系，

VGS可以表示

?結(jié)論:

在ESD中，當(dāng)體二極管處于雪崩狀態(tài)時(shí)，能量太低，不足以破壞MOSFET柵極。柵極電壓(見上表)仍然在VGSmax (20V)下。

?ESD的連接器

與連接器接觸的ESD最壞情況為8KV。

在連接器上，ESD電壓將除以大約16在漏極上(330pF放電電容與5nF相比，因?yàn)閮蓚€(gè)電容10nf10nf串聯(lián)在漏極和地面之間)。

連接器,VESD=8kV => 8kV /16=500V排水溝。

同樣地，體二極管將漏電壓限制在55V左右。

< 4125 W

P(average)= 422 w < 4125 w

?結(jié)論:

在連接器的ESD中，通過體二極管(422W)的功率低于mosfet (4125W)的最大允許功率。