Un dispositivo rectificador controlado de silicio de doble dirección disparado autoalimentado para protección contra descargas electrostáticas de circuito integrado específico de aplicación de baja tensión de suministro
Autores: Pan, Jie; Li, Fanyang; Wen, Liguo; Jin, Jiazhen; Huang, Xiaolong; Han, Jiaxun
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Un dispositivo rectificador controlado de silicio de doble dirección disparado autoalimentado para protección contra descargas electrostáticas de circuito integrado específico de aplicación de baja tensión de suministro
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Protección
Ddscr
Voltaje de activación
Pulso de esd
Voltaje de suministro bajo
Puertos de alta velocidad
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 41
Citaciones: Sin citaciones
Un camino de descarga de corriente bidireccional directo entre la entrada/salida (I/O) y tierra (GND) es esencial para la protección robusta de los modelos de dispositivos de carga (CDM) en los parámetros de diseño estrechamente limitados de los procesos avanzados de baja tensión (LV). Los rectificadores controlados de silicio de doble dirección (DDSCRs) sirven como dispositivos de protección ESD con alta eficiencia de descarga por unidad de área, lo que permite la protección electrostática bidireccional. Sin embargo, el alto voltaje de disparo de DDSCR convencional lo hace inadecuado para ASICs utilizados para la preamplificación de señales biomédicas, que solo operan a baja tensión de alimentación. Para abordar este problema, se propone una estructura de DDSCR con disparo auto-bias (STDDSCR) para reducir aún más el voltaje de disparo. Cuando llega el pulso ESD, el circuito de disparo RC externo controla la activación del PMOS por auto-bias, y la ruta de liberación de corriente se abre de antemano para reducir el voltaje de disparo. A medida que aumenta el voltaje del pulso ESD, el bucle SCR se abre para establecer retroalimentación positiva y drenar la corriente amplificada. Además, la capacitancia de unión se reduce mediante epitaxia de alta resistencia e inyección de P-well de baja concentración para disminuir aún más el voltaje de disparo. Los resultados de simulación de LTspice y TCAD respectivamente demuestran que los dispositivos ESD pueden limitar los voltajes altos transitorios de manera temprana, con baja capacitancia parásita y corriente de fuga adecuada para la protección ESD de puertos de alta velocidad de hasta 1.5 V bajo condiciones de funcionamiento normales.
Descripción
Un camino de descarga de corriente bidireccional directo entre la entrada/salida (I/O) y tierra (GND) es esencial para la protección robusta de los modelos de dispositivos de carga (CDM) en los parámetros de diseño estrechamente limitados de los procesos avanzados de baja tensión (LV). Los rectificadores controlados de silicio de doble dirección (DDSCRs) sirven como dispositivos de protección ESD con alta eficiencia de descarga por unidad de área, lo que permite la protección electrostática bidireccional. Sin embargo, el alto voltaje de disparo de DDSCR convencional lo hace inadecuado para ASICs utilizados para la preamplificación de señales biomédicas, que solo operan a baja tensión de alimentación. Para abordar este problema, se propone una estructura de DDSCR con disparo auto-bias (STDDSCR) para reducir aún más el voltaje de disparo. Cuando llega el pulso ESD, el circuito de disparo RC externo controla la activación del PMOS por auto-bias, y la ruta de liberación de corriente se abre de antemano para reducir el voltaje de disparo. A medida que aumenta el voltaje del pulso ESD, el bucle SCR se abre para establecer retroalimentación positiva y drenar la corriente amplificada. Además, la capacitancia de unión se reduce mediante epitaxia de alta resistencia e inyección de P-well de baja concentración para disminuir aún más el voltaje de disparo. Los resultados de simulación de LTspice y TCAD respectivamente demuestran que los dispositivos ESD pueden limitar los voltajes altos transitorios de manera temprana, con baja capacitancia parásita y corriente de fuga adecuada para la protección ESD de puertos de alta velocidad de hasta 1.5 V bajo condiciones de funcionamiento normales.