Hiện tượng phóng điện do tĩnh điện (ESD) – Phần 7: Bảo vệ ESD cho các I/O tín hiệu với mạch “double-diode”

(Phần 6: Bảo vệ ESD cho VDD và VSS với mạch “power clamp”)

Một trong những cách bảo vệ các I/O tín hiệu đơn giản nhất là dùng hai diode nối như trong Hình 9. Mạch này thường được gọi là mạch double-diode.

esd_double_diode

Hình 9: Bảo vệ ESD cho một I/O dùng double-diode.

Trước khi tìm hiểu về hoạt động của mạch double-diode ta sẽ nhắc lại một chút về hoạt động của diode (xem Hình 10) theo cách đơn giản nhất: diode D sẽ chỉ dẫn điện theo chiều từ anode sang cathode nếu điện áp ở anode lớn hơn điện áp ở cathode một lượng bằng Vth (threshold voltage – điện áp ngưỡng).

esd_diode

Hình 10: Diode.

Quay lại với mạch trong Hình 9, ta thấy:

  • D1 chỉ dẫn điện khi VI/O > VDD + Vth. Nếu VI/O < VDD + Vth thì D1 không dẫn điện.
  • D2 chỉ dẫn điện khi VSS > VI/O + Vth hay VI/O < VSS – Vth. Nếu VI/O > VSS – Vth thì D2 không dẫn điện.

Như vậy với các giá trị VI/O nằm trong khoảng từ VSS-Vth đến VDD + Vth thì cả D1 và D2 đều không dẫn điện và do đó, ít nhất là về mặt DC, các diode D1 và D2 không làm thay đổi hoạt động của mạch điện được bảo vệ. Trong điều kiện hoạt động bình thường của mạch, điện áp của các tín hiệu vào hầu như luôn nằm giữa VSS và VDD do vậy mạch double-diode sẽ không bị kích hoạt. Điều này được minh hoạ trong Hình 11.

esd_double_diode_range

Hình 11: Tầm điện áp hoạt động của mạch double-diode.

Trong trường hợp ESD xảy ra ở một I/O thì một trong hai khả năng sau sẽ xảy ra:

  • Dòng điện chạy vào ở I/O: trong trường hợp này điện áp ở I/O sẽ ở mức cao vì dòng điện chảy từ nơi điện áp cao sang nơi có điện áp thấp. Với VI/0 = VESD vào khoảng vài trăm Volt thì D1 sẽ chuyển sang trạng thái dẫn điện vì Vth của một diode thường dưới 1V. Dòng điện ESD sẽ chạy từ I/O qua D1 sang VDD. (Xem Hình 12)
  • Dòng điện chạy ra ở I/O: trong trường hợp này thì điện áp của I/O sẽ ở mức thấp và D2 sẽ chuyển sang trạng thái dẫn. Dòng điện ESD sẽ chạy từ VSS qua D2 và chạy ra I/O. (Xem Hình 12)
esd_double_diode_current

Hình 12: Dòng điện ESD qua mạch double-diode khi dòng điện chạy vào hoặc chạy ra ở I/O.

(Phần 8: Toàn cảnh bảo vệ ESD cho mạch có một nguồn cấp điện)

Advertisements

Trả lời

Mời bạn điền thông tin vào ô dưới đây hoặc kích vào một biểu tượng để đăng nhập:

WordPress.com Logo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản WordPress.com Đăng xuất / Thay đổi )

Twitter picture

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Twitter Đăng xuất / Thay đổi )

Facebook photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Facebook Đăng xuất / Thay đổi )

Google+ photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Google+ Đăng xuất / Thay đổi )

Connecting to %s

%d bloggers like this: