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淺談EOS機(jī)理與防護(hù)

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所屬頻道:新聞中心

關(guān)鍵詞:EOS,ESD

      EOS英文全稱ElectricalOverStress,是對所有的過度電性應(yīng)力的總稱。當(dāng)EOS超過其最大指定極限后,器件功能會減弱或損壞,同時EOS也是公認(rèn)的IC器件的頭號殺手。由于它可能發(fā)生在產(chǎn)品的研發(fā)、測試乃至生產(chǎn)、存儲、運(yùn)輸?shù)母鱾€環(huán)節(jié),所以對廠商的電路設(shè)計,測試規(guī)范,生產(chǎn)流程以及物流中防護(hù)都有嚴(yán)格具體的要求,每年耗費(fèi)整個半導(dǎo)體行業(yè)數(shù)十億美金的資金。更可恨的是,EOS的發(fā)生情況復(fù)雜,神出鬼沒,尋求一個完美的解決方案至今困擾著學(xué)術(shù)界和工業(yè)界。此文旨在分析EOS的成因,特點(diǎn),破壞力,以及對于芯片廠商和系統(tǒng)設(shè)計人員的啟示。

      EOS是一個非常廣的概念,物理上可以看成是一種較長時間的低電壓,大電流的能量脈沖(通常電壓<100V,電流大于10A,大于1ms的發(fā)生時間)。為了更好的說明EOS的特性,可以和另一種常見的,且容易被混淆的電力破壞機(jī)制&mdash;ESD(靜電釋放)進(jìn)行比較。從Figure.1可清晰看出EOS和ESD的放電特征,而ESD短時間的高電壓低電流的特性(通常電壓>500V,電流小于10A,納秒發(fā)生時間),可以認(rèn)定是EOS的一種特例。

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      Figure.1 EOS Versus ESD

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      Table.1EOS與ESD對比

      EOS成因很多,主要會出現(xiàn)在上下電瞬態(tài)過程,電流倒灌以及過度的電壓電流驅(qū)動(常說的過載)。通常造成的破壞都是由于器件過熱,損壞有三種類型。

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      Figure.2PN節(jié)擊穿

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      Figure.3金屬層熔斷

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      Figure.4金屬打線熔斷

      鑒于EOS的成因和特點(diǎn),成熟的系統(tǒng)廠商通常采用如下的防護(hù)方式。建立和規(guī)范工作流程,進(jìn)行常規(guī)的交流電源線監(jiān)控。

      電源

      確保交流電源配備了瞬態(tài)電流抑制器(濾波器)

       電源過壓保護(hù)

      交流電源穩(wěn)壓器(可選)。

      電源時序控制器,可調(diào)整時序

      不共用濾波器和穩(wěn)壓器

      工作流程

      將正確流程存檔。

      確保針對以下內(nèi)容進(jìn)行培訓(xùn)并給出警示標(biāo)志

      電源開/關(guān)順序

      不可熱插拔

      正確的插入方向

      定期檢查以確保遵守相關(guān)規(guī)定

      維護(hù)

      定期進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)。

      確保接頭良好緊固,以防止其帶來間歇性故障。

      電路板或元件測試

      確保不進(jìn)行熱切換。進(jìn)行測試時使用存儲范圍捕獲信號或電源的瞬態(tài)電流。

      確保不出現(xiàn)峰值/低頻干擾。

      確保正確設(shè)置測試參數(shù)(不會過壓)。

      確保測試硬件中使用了正確的保險絲。

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      Figure.5 DIO2113 EOS Protection Demonstration

    (審核編輯: 智匯張瑜)

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