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摩爾定律指出,在集成電路上可容納的晶體管數(shù)量大約每隔18-24個月就會翻一番,臺積電已經(jīng)開始試產(chǎn)2nm制程工藝了,這導(dǎo)致IC氧化物厚度和導(dǎo)線寬度變得更薄,對于ESD就更敏感了,所以IC廠商會將靜電放電(ESD)保護(hù)集成到芯片中,但是由于IC尺寸縮小和特征尺寸減小,內(nèi)置ESD保護(hù)裝置(如二極管、閂鎖晶體管和多晶硅電阻)可能無法處理較高的ESD能量,可能導(dǎo)致保護(hù)失效。這意味著內(nèi)部ESD保護(hù)的能力有限,可能不足以應(yīng)對某些高能量的ESD事件,仍需要額外的外部保護(hù)措施。![](http://images.elecfans.net/uploads/20240713/c79f3e78-40b0-11ef-a4b4-92fbcf53809c.png)
當(dāng)IC遭受外部ESD事件時,外部的ESD電容會吸收一部分能量,剩余的能量會由IC內(nèi)部的ESD防護(hù)模塊吸收,那么遇到這種情況我們該如何計算電容容值呢?下面我們就以集成了小信號TVS的IC為例,講解一下外部ESD電容容值的計算方法。![](http://images.elecfans.net/uploads/20240713/c7b5a028-40b0-11ef-a4b4-92fbcf53809c.png)
計算的思路是外部的ESD電容吸收之后剩余的ESD能量不會超過IC內(nèi)部的ESD防護(hù)模塊允許吸收的最大能量。W0=(Vesd0-Vcl)*Vcl*Cesd0
其中Vesd0表示規(guī)格書中IC允許承受的最大ESD電壓(比如下圖的5000V),可以在規(guī)格書中找到這個參數(shù),Vcl表示IC內(nèi)部ESD防護(hù)模塊的鉗位電壓(比如下圖的64V),Cesd0表示IC ESD測試的放電電容(比如下圖的100pF)。
![](http://images.elecfans.net/uploads/20240713/c7cd743c-40b0-11ef-a4b4-92fbcf53809c.png)
![](http://images.elecfans.net/uploads/20240713/c7f8ca42-40b0-11ef-a4b4-92fbcf53809c.png)
2.添加外部ESD電容后,IC實(shí)際吸收的ESD能量W1如何計算?W1=(Vesd1-Vcl*(1+Cext/Cesd1))*Vcl*Cesd1
其中Vesd1表示產(chǎn)品實(shí)際測試的最大ESD電壓,比如8KV,Vcl表示IC內(nèi)部ESD防護(hù)模塊的鉗位電壓,Cext表示外部添加的ESD電容,Cesd1表示產(chǎn)品實(shí)際測試的ESD 放電電容(比如330pF)。
3.添加的外部ESD電容容值如何計算?
基于IC實(shí)際吸收的ESD能量W1要小于IC允許的最大ESD脈沖能量W0可以計算出外部電容的最小容值:
Cext_min=((Vesd1-Vcl)*Cesd1/Vcl)-W0/Vcl*Vcl
以接觸放電8KV,源電容330pF,放電電阻2kΩ,可以計算出Cext_min>33nF。
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原文標(biāo)題:一種新的MLCC陶瓷電容用于電路靜電ESD保護(hù)的電容容值計算方法
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