Анализ поведения приборно-технологической и SPICE-моделей диодов в схемах ESD-защиты

А.В. Тучин; Н.Р. Красиков; В.К. Лановой; П.А. Кондратович; А.Ю. Ткачев; Г.И. Глушков

doi:10.18127/j22250980-202403-03

Анализ поведения приборно-технологической и SPICE-моделей диодов в схемах ESD-защиты

А.В. Тучин¹, Н.Р. Красиков², В.К. Лановой³, П.А. Кондратович⁴, А.Ю. Ткачев⁵, Г.И. Глушков⁶

научная статья УДК 621.382 Страницы: 21-30 doi.org/10.18127/j22250980-202403-03

^1,2,4 Воронежский государственный университет (г. Воронеж, Россия); АО «ПКК Миландр» (г. Зеленоград, Московская обл., Россия)
^3,5,6 АО «ПКК Миландр» (г. Зеленоград, Московская обл., Россия)

Ключевые слова: ESD-защита HBM SPICE приборно-технологическое моделирование ggMOS SCR

Аннотация

Постановка проблемы. В настоящее время актуальной проблемой для защиты интерфейсов высокоскоростных микросхем от статического электричества стала разработка и оптимизация специализированных конструкций схем защиты для минимизации паразитной емкости.

Цель. Исследовать влияние конструкции диодной защиты от статического электричества на ее электрические характеристики, а ткже рассмотреть возможности моделирования защиты с помощью SPICE-моделей и оценить необходимость использования приборно-технологического моделирования.

Результаты. На основе сравнения результатов схемотехнического и приборно-технологического моделирования показано, что широко используемые SPICE-модели диодов малопригодны для проектирования и оптимизации диодной защиты от статического электричества. Отмечено, что для данной задачи необходимо использовать приборно-технологическое моделирование с учетом саморазогрева структуры и динамики распространения теплового фронта.

Практическая значимость. Результаты работы можно применить при создании системы защиты от статического электричества интерфейсов высокоскоростных микросхем-микроконтроллеров, ЦАП/АЦП, приемопередатчиков.

Поступила: 28.06.2024
Одобрена: 12.07.2024
Принята: 29.08.2024

Для цитирования

Тучин А.В., Красиков Н.Р., Лановой В.К., Кондратович П.А., Ткачев А.Ю., Глушков Г.И. Анализ поведения приборно-технологической и SPICE-моделей диодов в схемах ESD-защиты // Нанотехнологии: разработка, применение – XXI век. 2024. Т. 16. № 3. С. 21–30. DOI: https://doi.org/ 10.18127/ j22250980-202403-03

Список источников

Тучин А.В., Шебанов А.Н., Бормонтов Е.Н. Защита интегральных микросхем от электростатического разряда. Изд. 1-е. Воронеж: Издательский дом ВГУ. 2018. 57 с.
Alber Z.H., Wang On-Chip. ESD Protection for Integrated Circuits. Kluwer academic publishers. 2002. 303 p.
Jin Young Choi. A Comparison Study of Input ESD Protection Schemes Utilizing NMOS, Thyristor, and Diode Devices. Scientific research, Communication and Network. 2010. № 2. P. 11–25.
Jung-Hoon Chun, Murmann B. Analysis and Measurement of Signal Distortion due to ESD Protection Circuits. IEEE Journal of Solid-State Circuits. 2006. № 41. P. 2354–2358.
Sarbishaei H., Semenov O., Sachdev M. Optimizing Circuit Performance and ESD Protection for High-Speed Differential I/Os. IEEE. 2007. P. 149–152.
Викулин И.М., Стафеев В.И. Физика полупроводниковых приборов. Изд. 2-е. М.: Радио и связь. 1990. 264 с.
Ben G. Streetman, Sanjay Kumar Banerje, Solid State Electronic Devices. Edition 7. Pearson/ 2016. 620 p.
Karan Bhatia, Rosenbaum E. Layout Guidelines for Optimized ESD Protection Diodes. EOS/ESD Symp. Proc. 2007. P. 19–27.

Полный текст, PDF 350 ₽

[1] Тучин А.В., Шебанов А.Н., Бормонтов Е.Н. Защита интегральных микросхем от электростатического разряда. Изд. 1-е. Воронеж: Издательский дом ВГУ. 2018. 57 с.

[2] Alber Z.H., Wang On-Chip. ESD Protection for Integrated Circuits. Kluwer academic publishers. 2002. 303 p.

[3] Jin Young Choi. A Comparison Study of Input ESD Protection Schemes Utilizing NMOS, Thyristor, and Diode Devices. Scientific research, Communication and Network. 2010. № 2. P. 11–25.

[4] Jung-Hoon Chun, Murmann B. Analysis and Measurement of Signal Distortion due to ESD Protection Circuits. IEEE Journal of Solid-State Circuits. 2006. № 41. P. 2354–2358.

[5] Sarbishaei H., Semenov O., Sachdev M. Optimizing Circuit Performance and ESD Protection for High-Speed Differential I/Os. IEEE. 2007. P. 149–152.

[6] Викулин И.М., Стафеев В.И. Физика полупроводниковых приборов. Изд. 2-е. М.: Радио и связь. 1990. 264 с.

[7] Ben G. Streetman, Sanjay Kumar Banerje, Solid State Electronic Devices. Edition 7. Pearson/ 2016. 620 p.

[8] Karan Bhatia, Rosenbaum E. Layout Guidelines for Optimized ESD Protection Diodes. EOS/ESD Symp. Proc. 2007. P. 19–27.