ZHCAFM2 August 2025 LM2904B

4 如何根據數據表確定器件的 ESD 結構

如何判斷運算放大器的保護類型？ESD 保護有效性于 ESD 等級表的數據表中列明。該規范是通過向所有器件引腳施加仿真 ESD 脈沖，并檢查是否出現損壞而制定的。ESD 事件由特殊測試設備生成，其能夠產生與現實情況下電荷、電壓電平、電感、電阻和電容相同的受控 ESD 脈沖。通常，現實仿真情況是接觸低阻抗的人體或帶電器件。前一部分提到了這一點。表 4-1 中規定的 ESD 電壓電平反映了在不損壞器件 TLV9141 的情況下可施加的最大 ESD 電壓。

表 4-1 TLV9141 ESD 等級

				值	單位
V_(ESD)	靜電放電	人體放電模型 (HBM)，符合 ANSI/ESDA/JEDEC JS-001 標準⁽¹⁾		±4000	V
V_(ESD)	靜電放電	充電器件模型 (CDM)，符合 ANSI/ESDA/JEDEC JS-002 標準⁽²⁾		±1500	V

(1) JEDEC 文檔 JEP155 規定：500V HBM 可實現在標準 ESD 控制流程下安全生產

(2) JEDEC 文檔 JEP157 指出：250V CDM 時能夠在標準 ESD 控制流程下安全生產。

有兩種方法來判斷特定器件是否包含 ESD 保護二極管或采用另一種方法來確保 ESD 穩健性。查看絕對最大額定值表，或在某些情況下，您可以查看標明二極管的功能方框圖。在絕對最大額定值表中，當輸入電壓范圍限制在超出電源電壓范圍約 0.5V 時，器件包含雙二極管配置 ESD 二極管（請參閱表 4-2）。這是由于二極管的正向偏置電壓通常約為 0.5V。如果輸入信號保持在此范圍內，ESD 二極管不會導通。這一保護類型通常還具備 ±10mA 的輸入電流限值。

表 4-2 TLV2888 絕對最大額定值（雙二極管示例）

			最小值	最大值	單位
V_S	電源電壓，V_S = (V+) – (V–)			26	V
	輸入電壓	共模	(V–) –0.5	(V+) + 0.5	V
	輸入電壓	差分		(V+) – (V–) + 0.2	V
	輸出短路⁽¹⁾		持續
T_J	工作結溫		-40	150	°C
T_stg	貯存溫度		-65	150	°C

(1) 接地短路，每個封裝對應一個放大器。

如果器件使用瞬態或電平觸發保護，則輸入電壓范圍通常會上升到建議的最大電源電壓工作條件。以下使用 LM2904B 數據表對此進行了說明（請參閱表 4-3）。

表 4-3 LM2904BQ 絕對最大額定值（電平觸發示例）在工作環境溫度范圍內測得（除非另有說明）⁽¹⁾

		最小值	最大值	單位
電源電壓，V_S = ([V+] – [V–])			40	V
差分輸入電壓，V_ID⁽²⁾		-32	32	V
輸入電壓，V_I	任一輸入	-0.3	40	V
輸出對 V– 短路（一個放大器）的持續時間（在或低于 T_A = 25°C、 V_S ≤ 15V⁽³⁾ 的條件下）		無限		s
工作環境溫度，T_A		-40	125	°C
運行虛擬結溫，T_J			150	°C
貯存溫度，T_stg		-65	150	°C

(1) 應力超出絕對最大額定值下面列出的值時可能會對器件造成永久損壞。這些列出的值僅僅是應力等級，并不表示器件在這些條件下以及在建議運行條件 以外的任何其他條件下能夠正常運行。長時間處于絕對最大額定條件下可能會影響器件的可靠性。

(2) 差分電壓是相對于 IN? 的 IN+ 上的值。

3) 從輸出到電源引腳的短路會導致過熱，并且最終會發生損壞。

確定內部 ESD 保護方案的另一種簡便方法是查看器件功能方框圖。數據表通常會提供該圖表，而內部二極管通常包含在功能方框圖中。這點可見前文的圖 3-2（OPA928 功能方框圖）。