mos管esd保护电路,ESD保护电路设计-KIA MOS管

ESD保护器件工作原理

静电保护器件（ESD）是由一个或多个 TVS 晶粒采用不同的电路拓扑制成具有特定功能的多路或单路 ESD 保护器件。ESD反向并联于电路中，当电路正常工作时，ESD处于截止状态（高阻态），不影响电路正常工作。

当电路出现异常过电压并达到 ESD 的击穿电压时，ESD迅速由高阻态变为低阻态，泄放由异常过电压导致的瞬时过电流到地，同时把异常过电压钳制在一个安全水平之内，从而保护后级电路免遭异常过电压的损坏。

CMOS I/O上的内部ESD保护

内置保护在CMOS I/O引脚上非常常见，这些引脚可能是器件的一部分(从简单的负载开关到中等复杂性的微控制器，再到高复杂性的FPGA)。它们通常为每个 I/O 引脚两个。一个连接在引脚和GND之间，一个连接在引脚和VCC之间。两者在正常工作条件下均为反向偏置(GND<=VI/O<=VCC)。

esd保护电路

CMOS数字I/O引脚示意图，突出显示了许多设计中普遍存在的内部保护二极管(即使IC数据手册中没有提到它们)。

它们用于在引脚发生故障时保护敏感的CMOS逻辑。如果VI/O 上的电压高于 VCC(例如，正 ESD 电压尖峰)，则顶部二极管导通，将引脚上的电压箝位至不超过VCC+Vf。同样，如果VI/O上的电压降至VGND以下(例如，负ESD电压尖峰)，则底部二极管导通，将引脚上的电压箝位至不超过?Vf。

要小心，因为这些二极管通常具有相当低的最大电流。超过此最大电流将吹动ESD二极管，通常导致其开路，从而消除了敏感CMOS电路的保护，然后几乎瞬间被油炸。然后，您的 I/O 引脚将停止工作。如果幸运的话，它只会是一个受影响的引脚。如果没有，整个端口(如果适用)，甚至整个设备都会被失效。

无论它们多么有用，它们也会在特定情况下产生设计挑战，因此在进行任何涉及CMOS I/O且存在ESD保护二极管的原理图设计时，都需要仔细考虑。导致问题的两种情况是：为具有多个电压轨的电路上电时。当VI/O上的电压在某些点上可能高于VCC时，由于输入信号的性质。在低功耗设计中，当您有选择地关断为这些IC供电的电压轨时。