ESD保护@@设计中的@@传输线脉冲@@@@TLP,怎么测@@?

随着电子@@器件在@@汽车和@@其他产品上的@@应用越来越广泛@@(智能化@@),芯片的@@集成度也越来越高@@、体形也越来越小@@、研发的@@难度也越来越高@@,这些器件通常具有线间距短@@、线细@@、集成度高@@、运算速度快@@、功耗低和@@高输入阻抗的@@特点@@@@,这也导致了这类器件对静电的@@要求越来越高@@。其中@@涉及到的@@标准为@@:ESD SP5.5.1-2004、ISO7637-2、GB/T.21437.2、ECER10.05 6.9、IEC62615:2010。

其中@@在@@很多器件的@@@@ESD性能@@,都会使用@@@@TLP 测试@@,除了使用@@标准的@@@@TLP脉冲@@发生器之外@@,还需要使用@@示波器@@对@@其脉冲@@进行测量@@。

TLP(Transmission Line Pulse)测试@@

又称为传输线脉冲@@测试@@@@,是于对静电防护半导体器件进行描述的@@一种常用方法@@。1985年由@@Maloney等@@人就提出的@@@@ESD模拟方法@@,与传统的@@@@HBM、MM、CDM、IEC模型不同@@,传输线脉冲@@发生器发出的@@是静电模拟方波@@,而传统模式发出的@@则@@是@@RC-LC模式的@@脉冲@@@@波形@@。

对于其他@@(CDM、HBM、MM等@@)的@@静电模型@@,在@@相同损伤能量下@@,TLP与各种静电模型均有近似的@@等@@效关系@@,同时考虑到上升沿的@@触发效应@@,因此@@,一般会使用@@相近的@@脉宽和@@上升沿进行等@@效@@,通过进一步的@@影响评估@@,即可确认合适的@@不同模型静电等@@效方波@@,通过方波测出上述曲线@@@@,即可用于该静电模型下的@@@@ESD防护设计仿真@@,利用@@测试@@波形结果@@中的@@开启@@-关断特性@@,即可知道器件在@@相应模型下的@@响应情况@@。而对于@@IEC、火花放电等@@两@@/三阶段模型则@@需要通过分阶段@@(如超快阶段和@@普通阶段@@)进行测试@@分析@@。

1.JPG

TLP的@@特点@@

■ 不模拟真实静电放电@@

■ 记录被测的@@故障等@@级@@和@@特性@@

■ Characterization/表征测试@@@@

换言之@@,TLP设备@@可模拟各种形式的@@@@ESD脉冲@@,在@@静电损伤和@@上升沿触发两方面都可以提供@@近似的@@模拟@@,因此@@,也可以认为两者是一致的@@@@。而在@@这种近似认同下@@,则@@TLP可以提供@@ESD过程中的@@@@IV、IT、VT三种不同的@@关键曲线@@@@,而这种曲线@@是其它模型所不能提供的@@@@。

需要注意的@@是@@:TLP脉冲@@式方波@@,与真实情况有一定的@@出入@@,虽然可以近似模拟@@,但总是会有一定的@@差别@@,完全采信@@TLP结果@@,可能会导致考核值@@与其它厂家的@@设备@@有一定的@@差异@@,更有甚者@@,由于芯片的@@电荷存储效应@@,不同厂家的@@@@ESD测试@@设备@@@@之间测试@@结果@@也有一定的@@差异@@;此外@@,TLP系统是超快脉冲@@@@,轻微的@@寄生即可导致波形畸变@@,多通道的@@@@TLP系统在@@实现上难度较大@@,因此@@,替换常规@@ESD测试@@设备@@@@的@@可行性较弱@@。

测试@@利用@@传输线产生的@@矩形短脉冲@@来测量@@ESD保护@@188足彩外围@@app 的@@电流@@@@-电压特性曲线@@的@@方法@@,通过将悬空电缆充电@@至预定电压并将其放电至被测器件@@@@(DUT)来生成方波@@。通过改变电缆长度和@@滤波器特性@@,很容易改变脉冲@@宽度和@@上升时间@@。

充电@@电压源@@(VHV)提供额定能量@@,给传输线@@(TL)充电@@,产生一个窄方波@@(75ns~200ns)当开关@@S闭合时@@,被测器件@@(DUT)接入传输线路@@,产生的@@窄方波被作用到@@DUT的@@保护@@结构上@@。通过示波器@@获取的@@测量值@@@@,再根据@@运算得到@@DUT两端的@@电压和@@电流@@值@@@@。

其中@@,我们会使用@@@@TLP发生器产生相关的@@脉冲@@@@信号@@,使用@@示波器@@对@@DUT的@@电压电流@@进行监控测试@@@@,测试@@配置参考下图@@。由于脉冲@@信号的@@脉宽非常窄@@,同时信号上升时间为@@ns级@@,所以我们需要配置@@合适的@@示波器@@和@@相应的@@探头进行测试@@@@,根据@@IEC61000-4-2给出的@@说明@@,这里我们需要配置@@@@1GHz测量带宽@@的@@示波器@@和@@探头@@。

2.JPG而对于@@VF-TLP测试@@对信号的@@要求更高@@,此时我们需要配置@@衰减器@@,高带宽@@的@@短电缆@@,和@@高带宽@@的@@示波器@@去完成相应的@@测试@@@@,测试@@仪器的@@带宽@@甚至要求达到@@20GHz左右@@。

关于@@TLP的@@测试@@简单介绍到这里@@,以下是各个@@ESD模型的@@经验对比值@@@@:

TLP的@@It2*1500Ω=HBM值@@

MM*(9~10)=HBM

IEC+(1.3k~2k)=HBM

当然这个经验值@@有时是值@@得商榷的@@@@。

具体的@@测试@@步骤可以参考以下说明@@:

1. 使用@@TLP pulser发出脉冲@@@@,使用@@示波器@@和@@对应的@@探头@@、测试@@线缆@@、衰减器等@@测试@@@@DUT端对应的@@电压电流@@@@,描绘响应的@@曲线@@@@。TLP Pulser打出指定电压@@V1的@@脉冲@@@@,示波器@@记录下电流@@@@I1。

3.JPG

2. 将测试@@线缆@@切换到@@SMU上测试@@@@DUT对应的@@漏电流@@@@。利用@@IFIM(Force I Measure I)功能@@,Force电流@@I1,测量得到@@Leakage1。

4.JPG

3. 重复上述步骤@@,描绘对应的@@曲线@@@@,直至得到漏电流@@偏折点@@。

5.JPG

小结@@

综上所述@@,在@@TLP测试@@时@@,我们需要配置@@TLP的@@脉冲@@@@发生器去生成对应的@@脉冲@@@@@@,而测试@@设备@@@@我们根据@@实际需求去进行搭配@@,里面会使用@@到的@@设备@@有@@:

a)Tektronix示波器@@,推荐使用@@@@MSO5/6示波器@@b)对应的@@测试@@探头或@@者@@衰减器和@@测试@@线缆@@等@@@@

(以上设备@@用于测试@@@@DUT上加载的@@脉冲@@@@信号的@@电压电流@@@@,对应的@@带宽@@采样率需求根据@@@@TLP测试@@加载的@@脉冲@@@@信号选择@@,>1GHz带宽@@,3GS/s以上的@@采样率@@,测试@@绘制对应的@@@@IV曲线@@) c)Keithley的@@仪器@@,SMU和@@6485测试@@设备@@@@

SMU为测试@@提供偏置电压@@,加载电流@@@@
漏流测试@@根据@@信号大小@@,推荐选择@@2450或@@者@@6485等@@测试@@设@@

文章来源@@:泰克科技@@