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几种行使于触摸感想电路的ESD爱护构造安排
2021-11-29 07:47:18
来源:球王会怎么样 作者:球王会app

  电容式触摸觉得检测按键电道是一类对静电奇特敏锐的电道,是以静电放电(ESD)护卫布局的抉择题目对这一类电道显得奇特紧要。一方面要确保所抉择的ESD护卫布局有足够的抗静电才华,另一方面这种ESD护卫布局又不行使芯片的面积和本钱加添太多,基于此哀求,先容了3种操纵正在电容式触摸觉得检测按键电道中的ESD护卫布局。闭键描写了这3种布局的电道大局和疆土结构,着重阐发了为满意电容式触摸觉得检测按键电道的的确哀求而对这3种布局所作的更始。列出了这3种更始事后的ESD护卫布局的特质、所占用芯单方积以及抗静电才华测试结果的比力。结果注解,经由更始后的3种ESD护卫布局正在护卫才华、芯单方积愚弄率以及牢靠性等方面都有了额表好的晋升。

  电容式触摸觉得检测按键电道是近年来行业内较高的集成电道产物,这类电道一样设有一起或者多道高聪明度的觉得输入端,实践操纵时通过人体手指亲密芯片检测电荷的搬动,爆发格表电容而更正频率或占空比,从而鉴定人体手指触摸举措,告竣按键成效。家喻户晓人体是最大的静电领导者,是以正在人体手指亲密芯片时会有大批静电向芯片传送,将爆发潜正在的阻挠电压、电流以及电磁场,从而将芯片击毁,这便是静电护卫(electronic staticdischarge,ESD)题目。ESD是金属-氧化物-半导体(metal-oxide-semiconductor,MOS)集成电道中最紧要的牢靠性题目之一,特别是针对本文所商量的电容式触摸觉得检测按键电道。为了担保高牢靠性,这类电道的ESD护卫才华一样哀求抵达8000 V,乃至要抵达10 000 V,是以必需通过正在电道中参与有用的ESD护卫布局才气满意安排哀求。别的,这种护卫布局又不行占用太多的芯单方积,不然将显明加添芯片本钱,从而限定芯片的扩张操纵。是以怎样抉择相宜的ESD护卫布局,既能护卫这一类触摸觉得按键检测电道,又不至于太多加添芯片本钱是这类电道安排中至闭紧要的题目。

  本文先容了3种操纵于笔者所开拓的电容式触摸觉得检测按键电道中的ESD护卫布局。这3种护卫布局正在守旧ESD布局根蒂上连接电容式触摸觉得检测按键电道的的确特质实行一共更始,以抵达护卫电道且尽量少地加添芯单方积的哀求。这些布局也合用于其他似乎的电道,指望可能给庞大从事集成电道安排的工程师正在探求ESD题目时供给少许参考安排。

  图1(a)是MOS集成电道中最常见的一种ESD护卫布局。须要正在电道的每一个压焊点都插入该布局,护卫图中的Mp和Mn两个MOS管。这种布局网罗与压焊点直接相连的栅极和源极短接的PMOS管Mp以及栅极和源极短接的NMOS管Mn。个中Mp和Mn这两个管子能够等效成两个二极管D1和D2。实践操纵时正在压焊点上会引入较大的静电,依据晶体管道理,这个较大的静电会惹起Mp和Mn两个管子被雪崩击穿。通过插入图1(a)中的ESD护卫布局,正在这个大静电还没有达到Mp和Mn之前开始惹起两个二极管D1和D2反向击穿,变成到电源和地的电通畅道,把大电流泄放掉;别的电阻R起限流效率。这两个举措就起到了护卫Mp和Mn的效率。这种ESD护卫布局的ESD护卫才华一样正在2000~3000V。为了进一步升高ESD护卫才华,正在电容式触摸觉得检测按键电道中对这种布局实行更始,如图1(b)所示。图1(b)显示了一种针对NMOS管的三级二极管加电阻搜集的ESD护卫布局,针对PMOS管的护卫布局与此似乎。每一级的道理与图1(a)似乎,但这种布局可能愚弄三级电阻和二极管搜集的限流和分压效率供给多个泄放通道,从而逐级泄放大电流,升高ESD护卫才华。以图1(b)中的MOS管Mn为例来阐述这种更始的ESD护卫布局的电道布局参数应当怎样抉择。Mn的栅击穿电压是12.5V,遵循ESD护卫道理,经由多级限流电阻之后落正在Mn栅极的电压须幼于这个管子的栅击穿电压,护卫电道才气起到护卫效率,通过盘算推算,采用三级二极管加电阻搜集布局能够抵达护卫Mn的目标,个中每一级限流电阻值为100,而D1,D2和D3 3个二极管也能够采用图1(a)中所示的栅极和源极短接的MOS管。

  图2(b)中Mp是一个栅极和源极短接的PMOS管,起到ESD护卫效率;Q1是一个pnp型三极管,其发射区是由n阱内的p+扩散区组成,n阱是它的基区,p衬底行为集电区;另一个Q2是npn型三极管,阱表的n+是其发射区,p衬底是它的基区,n阱是集电区。以上两个管子构成一个称之为可控硅整流器的4层半导体器件。这4层挨次是p+扩散区、n阱、p衬底和n+扩散区,此种pnpn布局内有npn和pnp之间的正反应,供给了杰出的ESD泄放通道,拥有额表显明的ESD护卫功能。是以正在芯片的每一个压焊点上都插入如许一个结。

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