0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

如何解决模拟CMOS中静电和过压的危害?

电机控制设计加油站 来源:未知 作者:胡薇 2018-08-28 08:53 次阅读

对于模拟CMOS(互补对称金属氧化物半导体)而言,两大主要危害是静电和过压(信号电压超过电源电压)。了解这两大危害,用户便可以有效应对。

静电

由静电荷积累(V=q/C=1kV/nC/pF)而形成的静电电压带来的危害可能击穿栅极与衬底之间起绝缘作用的氧化物(或氮化物)薄层。这项危害在正常工作的电路中是很小的,因为栅极受片内齐纳二极管保护,它可使电荷损耗至安全水平。

然而,在插人插座时,CMOS器件与插座之间可能存在大量静电荷。如果插人插座的第一个引脚恰巧没有连接齐纳二极管保护电路,栅极上的电荷会穿过氧化层释放而损坏器件。

以下四步有助于防止器件在系统装配阶段受损:

将未使用的CMOS器件存放于黑色导电泡沫材料中,这样在运输时可以防止引脚之间积累电荷;负责器件接插的操作人员应通过一个塑料接地带与系统电源地相连;从防护性的泡沫材料中取出CMOS器件前,泡沫材料应与电源共地,释放掉积累的电荷;在电路插人电路板之后,移动电路板时应保持电路板接地或屏蔽。

SCR闩锁

在使用模拟CMOS电路时,最安全的做法是确保没有超过电源电压的模拟或数字电压施加到器件上,并且电源电压在额定范围内。尽管如此,实施承受过压保护也是有必要的。如果理解了问题的机制,保护措施在大多数情况下都会是行之有效的。

图1是一个典型CMOS输出开关单元的电路图及截面图。从不同单元和区域之间的连接关系中,我们可以画出一个等效二极管电路图(图2)。如果在S端或D端的模拟输人电压超过电源电压。

图1:典型CMOS输出开关单元的电路图及截面图

图2:等效二极管电路图

由不同二极管结产生的寄生晶体管就会处于正向偏置模式。这些寄生的NPN和PNP晶体管形成如图3所示的SCR(可控硅整流器)电路。

图3. CMOS开关中的寄生晶体管益沦应

过压能引起过大的电流和金属化问题。通常,运算放大器的输出作为S端或D端的电压源,因此电流不能大于运算放大器直流输出电流的限值。然而,瞬态感应电流仍有可能破坏CMOS器件;因此,有必要进行保护。

图4举例说明了通过在电源供电引脚串联二极管(比如1N459)防止寄生晶体管导通的方法。如果S端或D端电压高于电源电压时,CR1和/或CR2反向偏置,基极驱动电路不能使晶体管导通。每个CMOS器件都应该有一对独立的二极管对其进行保护。尽管这个方法很有效,但它不是万无一失的。如果开关的一端连接到一个负电位(例如一个充电电容),并且另一端电压超过VDD,则尽管有保护二极管。

图4:电路保护方案

在Q2的一个发射极的雪崩二极管足够提供基极驱动使Q2导通。对于这种情况,必须要有一个与电容串联的限流电源或者电阻

如果在S端或D端有瞬时过压,那么由电压源供电的端口处的串联电阻的建议值为300至400Ω(图4b)。

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • CMOS
    +关注

    关注

    58

    文章

    5735

    浏览量

    236050
  • 过压
    +关注

    关注

    2

    文章

    54

    浏览量

    18128
  • 静电
    +关注

    关注

    1

    文章

    508

    浏览量

    36476

原文标题:一文教你正确认识CMOS静电和过压问题

文章出处:【微信号:motorcontrol365,微信公众号:电机控制设计加油站】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

收藏 人收藏

    相关推荐

    ADS8381是否具备输入保护功能和静电防护功能?

    我想使用ADS8381进行18位多通道的数据采集,查看ADS8381的技术手册中有关模拟输入部分时,没有关于芯片内输入保护的描述,现在想知道ADS8381是否具备输入保护功能和静电
    发表于 01-09 08:21

    保护电路的多种设计方案

    详细介绍了保护电路的多种设计方案,包括稳压二极管、稳压芯片LM431、TVS管以及TL431的应用。通过分析各个电路的工作原理,探讨了不同方案的优缺点,适合不同场景的选择,特别是强调了电路参数
    的头像 发表于 11-25 10:30 919次阅读

    静电对工业生产的危害

    伤害等。 二、静电对工业生产的危害 引发火灾和爆炸 静电放电(ESD)是导致火灾和爆炸的主要原因之一。在易燃易爆的环境,如石油化工、粉尘处理等,
    的头像 发表于 11-05 10:16 582次阅读

    保护电路的常见设计方法

    保护电路的设计是电子工程的重要环节,旨在防止电路因电压过高而损坏。以下是关于保护电路设计的详细探讨,内容将涵盖
    的头像 发表于 10-10 15:41 1766次阅读
    <b class='flag-5'>过</b><b class='flag-5'>压</b>保护电路的常见设计方法

    使用TL431进行欠检测

    电子发烧友网站提供《使用TL431进行欠检测.pdf》资料免费下载
    发表于 09-25 09:35 8次下载
    使用TL431进行欠<b class='flag-5'>压</b>和<b class='flag-5'>过</b><b class='flag-5'>压</b>检测

    当开关电源输入,如何防护?

    的抗输入能力,提升电源的可靠性,从而提升整机设备的可靠性,降低输入电压波动对电源和设备的失效影响。   输入电压过原因 工控设备工作在户外或是有电动机等大型厂房的应用场合时,设备
    发表于 09-20 13:48 493次阅读
    当开关电源输入<b class='flag-5'>过</b><b class='flag-5'>压</b>,如何防护?

    宽VIN和欠监控器的常见应用

    电子发烧友网站提供《宽VIN和欠监控器的常见应用.pdf》资料免费下载
    发表于 09-02 10:13 0次下载
    宽VIN<b class='flag-5'>过</b><b class='flag-5'>压</b>和欠<b class='flag-5'>压</b>监控器的常见应用

    静电对SMT贴片加工生产中的危害及应对措施

    一站式PCBA智造厂家今天为大家讲讲静电在smt贴片加工存在的危害有哪些?静电在SMT加工危害
    的头像 发表于 08-05 09:30 424次阅读

    温度继电器如何提供流、保护功能

    在现代电气设备和工业自动化系统,保护设备免受过热、流和等潜在损害是至关重要的。温度继电器作为一种重要的保护器件,不仅能够在设备温度异常时提供及时的保护,而且在一定程度上还具备
    的头像 发表于 06-29 17:07 1319次阅读

    电路设计关于瞬态保护最常出现的三个疑问解答

    在设计电路板布局时,如何优化TVS器件的放置是一个关键问题,尤其是对于瞬态的保护效果来说。当处理ESD(静电放电)时,抑制初始瞬态尖峰的电压大小也会依赖于PCB布局的好坏。即使是非常好的保护电路,如果遇上比较差的PCB布局,
    的头像 发表于 05-18 17:16 3w次阅读
    电路设计<b class='flag-5'>中</b>关于瞬态<b class='flag-5'>过</b><b class='flag-5'>压</b>保护最常出现的三个疑问解答

    ​电路(OVP)保护电路

    ​电路(OVP)保护电路
    的头像 发表于 05-08 08:02 1427次阅读
    ​电路<b class='flag-5'>中</b>的<b class='flag-5'>过</b><b class='flag-5'>压</b>(OVP)保护电路

    和欠自动切断电路分析

    和欠自动切断电路”项目旨在保护电气和电子设备免受过和欠的影响,从而确保该设备的长寿命。这里介绍了“
    的头像 发表于 02-25 16:28 1607次阅读
    <b class='flag-5'>过</b><b class='flag-5'>压</b>和欠<b class='flag-5'>压</b>自动切断电路分析

    保护电路图分享

    保护电路是一种常见的电路保护装置。它的作用是在电路电压超过设定值时,立即切断电路,以保护电路的元器件不被过高电压破坏。保护电路通常
    的头像 发表于 02-06 09:57 1.1w次阅读
    <b class='flag-5'>过</b><b class='flag-5'>压</b>保护电路图分享

    电路保护和流保护的区别

    电路保护和流保护的区别  保护和流保
    的头像 发表于 02-06 09:07 2544次阅读

    保护电路的分类 保护电路的应用场景

    保护电路的分类 保护电路的应用场景  保护电路是一种用于保护电子设备免受过高电压损害
    的头像 发表于 02-05 18:18 1549次阅读