SCR低压触发放电管设计

模拟技术

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描述

低压触发区峰值浓度位置对常温IV特性的影响:

(1)PEAK=0.0

SCR

(2)PEAK=0.5

SCR

(3)PEAK=1.0

SCR

(4)PEAK=1.5

SCR

(5)PEAK=2.0

SCR

(6)PEAK=2.5

SCR

(7)PEAK=3.5

SCR

(8)PEAK=4.0

SCR

晶闸管(SCR)由于其深回滞输出特性曲线,低导通电阻,高ESD泄流能力的特点,在ESD保护中得到越来越广泛的应用。

除了采用多个器件的组合方案来实现双向ESD保护之外,也可以用单向SCR的衍生器件来实现双向ESD保护,双向SCR器件内部是NPNPN结构。

为了对集成电路的输出端口形成有效保护,需要低触发电压的SCR放电管作为ESD保护器件。

对于低触发电压SCR放电管,在保证SCR放电管的开启速度不受影响的前提下,通过优化SCR放电管内部结构(如寄生晶体管基区结构、发射区结构、低电压触发结构等)的方法来降低SCR放电管的触发电压。
依据触发电压VS、触发电流IS、维持电流IH及触发电压、维持电流高低温变化率指标要求,利用半导体器件仿真软件进行双向低触发电压横向SCR放电管的设计。

双向低触发电压横向SCR放电管是一种对称的ESD保护器件,它没有阳极与阴极的差异,在两个方向的ESD保护性能是等同的。

器件中P阳极区、N-衬底、P区构成寄生PNP晶体管,N+阴极区、P区、N-衬底区构成寄生NPN晶体管,寄生PNP晶体管与寄生NPN晶体管相互耦合,形成PNPN晶闸管结构。当寄生PNP晶体管与寄生NPN晶体管共基极短路电流放大倍数之和大于1(αPNP+αNPN>1)时,PNPN晶闸管结构触发开通。

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