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

長年にわたる ESD 保護セルの進歩

他の半導体テクノロジーと同様、この数十年にわたって大きな進歩が遂げられてきました。ESD 保護は、1990 年代まで、オペ アンプ設計の標準的な部分ではありませんでした。したがって、1970 年代から 1980 年代の多くのデバイスは、おそらく ESD セルを搭載していません。これらの旧世代のオペ アンプは大型のジオメトリ デバイスを採用しているため、オペ アンプは ESD による損傷に対して本質的に堅牢です。ただし、ESD 保護が主な懸念事項である場合は、ESD 仕様を確認し、デバイスが要件を満たしていることを確認します。

一部のオペ アンプは長年にわたって更新を継続しており、新しいプロセスや技術に移行しています。この近代化の間に、ESD セルが追加または変更されました。トポロジが変化したため、ダイオード構造の固有抵抗も異なります。これは、システム レベルの基板テストで誤った故障につながる可能性があります。

ほとんどのダイオードは、以下に示すように、同じ一般的なIV曲線に従います。通常、シリコン ダイオードの場合、順方向バイアス電圧は約 0.7V です。ただし、すべてのダイオードが異なり、ESD セルを更新するとオペ アンプ内の ESD セルの IV 曲線特性が変化する可能性があります。

 ダイオードの I/V 曲線図 6-2 ダイオードの I/V 曲線

ESD 構造を更新したオペ アンプの例の 1 つは OPAx130 ファミリです。表 6-1に、オペ アンプの IV 測定の違いと、元の ESD 設計、および更新された設計を示します。この構成では、100µA が強制的にピンに接続され、電圧を測定します。

表 6-1 OPA2130 の入出力から VCC への測定値
ピンから V+ までの電圧測定 ピン 1 ~ ピン 8 (OUT A ~ V+) ピン 2 ~ ピン 8 (- IN A ~ V+) ピン 3 ~ ピン 8 (+ IN A ~ V+) ピン 5 ~ ピン 8 (+ IN B ~ V+) ピン 6 ~ ピン 8 (- IN B ~ V+) ピン 7 ~ ピン 8 (OUT B ~ V+)
OPA2130 のオリジナル設計 0.609678V 0.699382V 0.668025V 0.670190V 0.668482V 0.610322V
OPA2130 の再設計 0.688358V 0.709175V 0.709203V 0.709174V 0.709235V 0.688545V

デバイスのダイオード構造は変化する可能性がありますが、本デバイスの動作は変化しないことに注意してください。これは、これらの保護構造が、ESD などのデバイスの異常動作中にのみトリガされるためです。