JAJA974 August   2025 LM2904B

 

  1.   1
  2.   概要
  3.   商標
  4. 1はじめに
  5. 2ESD の概要
    1. 2.1 静電気放電とは？
      1. 2.1.1 半導体の ESD セルの堅牢性
  6. 3ESD セルのタイプ
    1. 3.1 デュアル ダイオード構成
      1. 3.1.1 必ずしもデュアル ダイオード構成を使用しないのはなぜですか？
    2. 3.2 ブートストラップ ダイオード
    3. 3.3 吸収デバイス
      1. 3.3.1 アクティブ クランプ
      2. 3.3.2 GCNMOS クランプ
    4. 3.4 シリコン制御整流器
    5. 3.5 CER ダイオードと ECR の NPN ダイオード
      1. 3.5.1 ECR および CER ESD セルの応答の測定
    6. 3.6 複数の ESD セルの比較
  7. 4データシートからデバイスの ESD 構造を決定する方法
  8. 5回路 ESD/EOS イベントからシステムを保護する方法
    1. 5.1 TVS ダイオードと直列抵抗を使用して、回路を保護する
    2. 5.2 ショットキー ダイオードを使用した回路保護
  9. 6システム レベルの回路でオペ アンプをテストする方法
    1. 6.1 長年にわたる ESD 保護セルの進歩
  10. 7まとめ
  11. 8参考資料

4 データシートからデバイスの ESD 構造を決定する方法

オペ アンプにどのような種類の保護機能が搭載されているかを知るにはどうすればよいですか？ESD 保護の有効性は、データシートの「ESD 定格」表に記載されています。この仕様は、エミュレートされた ESD パルスをすべてのデバイスピンに印加し、損傷をチェックすることで開発されたものです。ESD イベントは、実際の状況で同じ電荷、電圧レベル、インダクタンス、抵抗、容量で制御された ESD パルスを生成する特殊なテスト機器によって生成されます。一般に、エミュレートされる実際の状況としては、人体または充電されたデバイスが低インピーダンスに接触している場合が挙げられます。これは、前のセクションですでに説明しました。表 4-1で規定されている ESD 電圧レベルは、デバイスの TLV9141 を損傷させることなく印加された最大 ESD 電圧を反映しています。

表 4-1 TLV9141 ESD 定格
値 単位
V(ESD) 静電気放電 人体モデル (HBM)、ANSI/ESDA/JEDEC JS-001 準拠 (1) ±4000 V
デバイス帯電モデル (CDM)、ANSI/ESDA/JEDEC JS-002 準拠 (2) ±1500
(1) JEDEC ドキュメント JEP155 には、500V HBM であれば標準的な ESD 管理プロセスにより安全な製造が可能であると記載されています。
(2) JEDEC のドキュメント JEP157 に、250V CDM では標準の ESD 管理プロセスで安全な製造が可能であると規定されています。

特定のデバイスに ESD 保護ダイオードが含まれているかどうかを確認する方法は 2 つあり、ESD 堅牢性を実現するために別の方法に依存しています。「絶対最大定格」表を参照するか、場合によってはダイオードの機能ブロック図を見つけることができます。「絶対最大定格」表で、入力電圧範囲が電源範囲を約 0.5V 超えて制限されている場合、本デバイスにはデュアル ダイオード構成 ESD ダイオードが含まれています (表 4-2を参照)。これは、ダイオードの順方向バイアス電圧が一般に約 0.5V であることによるものです。入力信号がこの範囲内にある場合、ESD ダイオードはオンになりません。このタイプの保護では一般に、±10mA の入力電流制限も提供されます。

表 4-2 TLV2888 の絶対最大定格 (デュアル ダイオードの例)
最小値 最大値 単位
VS 電源電圧、VS = (V+) - (V-) 26 V
入力電圧 同相 (V–) –0.5 (V+) + 0.5 V
差動 (V+) – (V–) + 0.2
出力短絡(1) 連続
TJ 動作時接合部温度 -40 150 °C
Tstg 保存温度 -65 150 ℃
(1) グランドへの短絡、パッケージあたり 1 台のアンプ。

デバイスが過渡保護またはレベル トリガ保護を使用している場合、入力電圧範囲は通常、推奨される最大電源電圧の動作条件に達します。これは、LM2904B データ シートを使用して以下に示しています (表 4-3 を参照)。

表 4-3 LM2904BQ 絶対最大定格 (レベル トリガの例) 動作時周囲温度範囲内 (特に記述のない限り) (1)
最小値 最大値 単位
電源電圧、VS = ([V+] - [V–]) 40 V
差動入力電圧、VID (2) -32 32 V
入力電圧、VI 各入力 -0.3 40 V
V– への出力短絡時間 (1つのアンプ)、TA = 25℃ (またはそれ以下)、
VS ≤ 15V (3) 時		 制限なし s
動作時周囲温度、TA -40 125 °C
動作時の仮想的な接合部温度、TJ 150 °C
保管温度、Tstg -65 150 °C
(1) 絶対最大定格を上回るストレスが加わった場合、デバイスに永続的な損傷が発生する可能性があります。これはストレスの定格のみについて示してあり、「推奨動作条件」に示されている値を越える状態で本デバイスが正常に動作することを暗黙的に示すものではありません。 絶対最大定格の状態に長時間置くと、デバイスの信頼性に影響を及ぼす場合があります。
(2) 差動電圧は、IN− を基準とする IN+ です。

3) 出力から電源ピンへの短絡が発生すると、過熱や最終的な破壊につながる可能性があります。

内部 ESD 保護方式を決定するもう 1 つの簡単な方法は、デバイスの機能ブロック図を確認することです。データ シートには多くの場合これが記載されており、機能ブロック図には内部ダイオードがしばしば記載されています。これは OPA928 の機能ブロック図である図 3-2 から以前に確認しました。