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ggnmos esd原理

GGNMOS(Grounded-Gate NMOS)是一種常用於靜電放電(ESD)保護的NMOS器件。其工作原理主要基於其內部的寄生NPN三極體。當ESD事件發生時,PAD端聚集大量負電荷,這些電荷通過Drain端與P-substrate之間的PN結轉移,形成電流。當電壓達到Drain(N)/Sub(P)的反偏擊穿電壓後,器件體內Drain/P-sub會發生雪崩擊穿,大量雪崩擊穿產生的載流子通過襯底電阻,產生壓降。

當Vsub-source壓降大於一定值後,在器件體內由Drain—Psub—Source構成的NPN寄生三極體完全導通,此時Drain的電位對應TLP曲線中的(Vt1,It1)點,該點電壓稱為trigger voltage。當發生trigger後,整個GGNMOS表現出負阻行為,稱為snap-back。發生snap-back是由於Drain—Psub—Source構成的NPN寄生三極體導通後,來自source端的漂移載流子數目開始增多,導電機制的變化使得維持相同電流的偏壓大幅度降低,器件出現負阻特性。當電壓降低到Vh,電流提升到Ih。(Vh,Ih)被稱為holding voltage,這一點說明器件中電流基本是由漂移載流子提供,雪崩擊穿產生的載流子可忽略不計。

這種設計利用其寄生的NPN三極體,形成一個低阻抗的放電通路,以此來保護IC的內部電路。