一、MOS管對靜電敏感的原因
絕緣層薄弱:MOS管的絕緣層通常僅有幾個納米到幾百納米厚,在靜電放電產(chǎn)生的高電壓下極易被擊穿,導(dǎo)致柵極與基片之間形成導(dǎo)電路徑。
高輸入阻抗特性:MOS管輸入阻抗高達(dá)MΩ級別,這意味著即使是很小的靜電電壓,也會在柵極與源極間產(chǎn)生顯著的電場變化,進(jìn)而影響通道導(dǎo)電性,甚至造成器件性能下降或損壞。
二、靜電對MOS管的影響機(jī)制
瞬態(tài)高壓沖擊:靜電放電瞬間產(chǎn)生的電壓可高達(dá)數(shù)千伏,遠(yuǎn)超MOS管正常工作電壓,使柵極絕緣層承受過高的電場強(qiáng)度,輕則導(dǎo)致器件參數(shù)漂移,重則直接損壞。


擊穿效應(yīng):當(dāng)靜電電壓超過絕緣層擊穿電壓(通常幾十到幾百伏)時,絕緣層被擊穿,形成導(dǎo)電路徑,造成柵極短路或漏極與源極間短路,最終使器件徹底失效。
此外,MOS管輸入電阻高、柵源極間電容小,少量電荷就能在極間電容上形成足以損壞管子的高電壓(U=Q/C)。在實(shí)驗(yàn)中,懸空的柵極(G)極易受外部干擾,使MOS管誤動作甚至爆管。


三、MOS管防靜電措施
導(dǎo)電材料包裝:在存儲和運(yùn)輸過程中,使用金屬容器或?qū)щ姴牧蠈OS管進(jìn)行包裝,避免其處于易產(chǎn)生靜電的環(huán)境中,如遠(yuǎn)離化工材料或化纖織物。
接地防護(hù):確保組裝、調(diào)試過程中的工具、儀表、工作臺等良好接地。操作人員避免穿著易產(chǎn)生靜電的尼龍、化纖衣服,手或工具接觸集成塊前先接地。焊接時,電烙鐵要可靠接地,防止漏電擊穿器件輸入端。
電路設(shè)計(jì)優(yōu)化:對器件引線進(jìn)行矯直彎曲或人工焊接時,所用設(shè)備必須接地良好。在MOS電路輸入端,當(dāng)可能出現(xiàn)超過10mA的過大瞬態(tài)輸入電流時,應(yīng)串接輸入保護(hù)電阻,也可選擇內(nèi)部有保護(hù)電阻的MOS管。在Vgs之間并聯(lián)一個10-20K的下拉電阻,起到瀉放靜電的作用,防止靜電積累導(dǎo)致MOS管誤動作或擊穿。同時,可在Vgs之間放置穩(wěn)壓二極管,防止外部靜電或高壓損壞。
使用ESD保護(hù)電路:包括接地、屏蔽和連接等措施。接地通過將人體或設(shè)備與大地直接相連來消除靜電積累;屏蔽是在電路板上設(shè)置金屬網(wǎng)等金屬物體,防止外界干擾信號進(jìn)入電路板內(nèi)部產(chǎn)生感應(yīng)電壓;連接則是利用導(dǎo)通電阻小的導(dǎo)線將兩個導(dǎo)電體連接起來,使電流能夠順利通過而不會產(chǎn)生電火花或電弧。
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