ZHCAFM2 August   2025 LM2904B

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1简介
  5. 2ESD 概述
    1. 2.1 什么是静电放电？
      1. 2.1.1 半导体中的 ESD 单元稳健性
  6. 3ESD 单元的类型
    1. 3.1 双二极管配置
      1. 3.1.1 双二极管配置并非通用之选？
    2. 3.2 自举二极管
    3. 3.3 吸收器件
      1. 3.3.1 有源钳位
      2. 3.3.2 GCNMOS 钳位
    4. 3.4 硅控整流器
    5. 3.5 CER 和 ECR NPN 二极管
      1. 3.5.1 测量 ECR/CER ESD 单元的响应
    6. 3.6 ESD 单元对比
  7. 4如何根据数据表确定器件的 ESD 结构
  8. 5如何保护系统免受电路内 ESD/EOS 事件的影响
    1. 5.1 使用 TVS 二极管和串联电阻实现电路保护
    2. 5.2 使用肖特基二极管实现电路保护
  9. 6如何在系统级电路中测试运算放大器
    1. 6.1 ESD 保护单元发展历程
  10. 7总结
  11. 8参考资料

4 如何根据数据表确定器件的 ESD 结构

如何判断运算放大器的保护类型？ESD 保护有效性于 ESD 等级表的数据表中列明。该规范是通过向所有器件引脚施加仿真 ESD 脉冲，并检查是否出现损坏而制定的。ESD 事件由特殊测试设备生成，其能够产生与现实情况下电荷、电压电平、电感、电阻和电容相同的受控 ESD 脉冲。通常，现实仿真情况是接触低阻抗的人体或带电器件。前一部分提到了这一点。表 4-1 中规定的 ESD 电压电平反映了在不损坏器件 TLV9141 的情况下可施加的最大 ESD 电压。

表 4-1 TLV9141 ESD 等级
值 单位
V(ESD) 静电放电 人体放电模型 (HBM)，符合 ANSI/ESDA/JEDEC JS-001 标准(1) ±4000 V
充电器件模型 (CDM)，符合 ANSI/ESDA/JEDEC JS-002 标准(2) ±1500
(1) JEDEC 文档 JEP155 规定：500V HBM 可实现在标准 ESD 控制流程下安全生产
(2) JEDEC 文档 JEP157 指出：250V CDM 时能够在标准 ESD 控制流程下安全生产。

有两种方法来判断特定器件是否包含 ESD 保护二极管或采用另一种方法来确保 ESD 稳健性。查看绝对最大额定值表，或在某些情况下，您可以查看标明二极管的功能方框图。在绝对最大额定值表中，当输入电压范围限制在超出电源电压范围约 0.5V 时，器件包含双二极管配置 ESD 二极管（请参阅表 4-2）。这是由于二极管的正向偏置电压通常约为 0.5V。如果输入信号保持在此范围内，ESD 二极管不会导通。这一保护类型通常还具备 ±10mA 的输入电流限值。

表 4-2 TLV2888 绝对最大额定值（双二极管示例）
最小值 最大值 单位
VS 电源电压，VS = (V+) – (V–) 26 V
输入电压 共模 (V–) –0.5 (V+) + 0.5 V
差分 (V+) – (V–) + 0.2
输出短路(1) 持续
TJ 工作结温 -40 150 °C
Tstg 贮存温度 -65 150 °C
(1) 接地短路，每个封装对应一个放大器。

如果器件使用瞬态或电平触发保护，则输入电压范围通常会上升到建议的最大电源电压工作条件。以下使用 LM2904B 数据表对此进行了说明（请参阅表 4-3）。

表 4-3 LM2904BQ 绝对最大额定值（电平触发示例） 在工作环境温度范围内测得（除非另有说明）(1)
最小值 最大值 单位
电源电压，VS = ([V+] – [V–]) 40 V
差分输入电压，VID(2) -32 32 V
输入电压，VI 任一输入 -0.3 40 V
输出对 V– 短路（一个放大器）的持续时间（在或低于 TA = 25°C、
VS ≤ 15V(3) 的条件下）		 无限 s
工作环境温度，TA -40 125 °C
运行虚拟结温，TJ 150 °C
贮存温度，Tstg -65 150 °C
(1) 应力超出绝对最大额定值下面列出的值时可能会对器件造成永久损坏。这些列出的值仅仅是应力等级，并不表示器件在这些条件下以及在建议运行条件 以外的任何其他条件下能够正常运行。长时间处于绝对最大额定条件下可能会影响器件的可靠性。
(2) 差分电压是相对于 IN− 的 IN+ 上的值。

3) 从输出到电源引脚的短路会导致过热，并且最终会发生损坏。

确定内部 ESD 保护方案的另一种简便方法是查看器件功能方框图。数据表通常会提供该图表，而内部二极管通常包含在功能方框图中。这点可见前文的图 3-2（OPA928 功能方框图）。