ZHCAFM2 August 2025 LM2904B
6.1 ESD 保護(hù)單元發(fā)展歷程
與各類半導(dǎo)體技術(shù)一樣，ESD 保護(hù)技術(shù)數(shù)十年來(lái)取得了巨大進(jìn)步。直到 20 世紀(jì) 90 年代，ESD 保護(hù)才成為運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)中的標(biāo)配。因此，20 世紀(jì) 70 年代到 80 年代生產(chǎn)的許多器件均未配備 ESD 單元！這些老一代運(yùn)算放大器采用尺寸更大的器件，因此產(chǎn)品本身就能更可靠地防范 ESD 損壞。但如果 ESD 保護(hù)是關(guān)鍵所在，請(qǐng)查看 ESD 規(guī)格并確認(rèn)器件是否符合要求。
部分運(yùn)算放大器經(jīng)過(guò)多年更新發(fā)展，已轉(zhuǎn)為使用革新工藝和技術(shù)。在此現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型中，產(chǎn)品加裝或更改了 ESD 單元。由于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，二極管結(jié)構(gòu)的固有電阻也各不相同。這可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)級(jí)電路板測(cè)試中出現(xiàn)假性故障。
大多數(shù)二極管遵循相同的通用 IV 曲線，如下所示。通常情況下，硅二極管的正向偏置電壓約為 0.7V。但所有二極管都有所不同，更新 ESD 單元可能會(huì)改變運(yùn)算放大器內(nèi) ESD 單元的 IV 曲線特性。
圖 6-2 二極管的 I/V 曲線OPAx130系列運(yùn)算放大器為采用新型 ESD 結(jié)構(gòu)的一個(gè)示例。表 6-1 展示了運(yùn)算放大器與原始 ESD 設(shè)計(jì)之間的 IV 測(cè)量差異以及更新后的設(shè)計(jì)。在此設(shè)置中，引腳強(qiáng)制饋入了 100μA 電流，并測(cè)量電壓。
| 引腳至 V+ 電壓測(cè)量結(jié)果 | 引腳 1 至引腳 8（OUT A 至 V+） | 引腳 2 至引腳 8（-IN A 至 V+） | 引腳 3 至引腳 8（+IN A 至 V+） | 引腳 5 至引腳 8（+IN B 至 V+） | 引腳 6 至引腳 8（-IN B 至 V+） | 引腳 7 至引腳 8（OUT B 至 V+） |
|---|---|---|---|---|---|---|
| OPA2130 原始設(shè)計(jì) | 0.609678V | 0.699382V | 0.668025V | 0.670190V | 0.668482V | 0.610322V |
| OPA2130 重新設(shè)計(jì) | 0.688358V | 0.709175V | 0.709203V | 0.709174V | 0.709235V | 0.688545V |
請(qǐng)注意，雖然器件的二極管結(jié)構(gòu)有所變化，但器件行為并未改變。這是因?yàn)檫@些保護(hù)結(jié)構(gòu)僅在器件異常運(yùn)行（例如 ESD）期間觸發(fā)。