(مدار شناسی اِلکترونیک _ تَفسیر ۵۰ نوع مدار)
عملکرد فیلتر های محافظ الکترواستاتیکی (ESD) در مدارات الکترونیکی
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)
نکته: فیلتر های الکترواستاتیکی ESD مجموعه ای از آرایه های دیود تک محوره با هدف منطق و خطوط داده است ، که به طور معمول در هنگام کار استاندارد ، ولت های صفر را انتقال نمی دهند.
ESD مدار طراحی شده در بسته های تراشه برای صرفه جویی در فضا ، اندازه گیری ، سری دیود های سری در ساختار چیپ های الکترواستاتیکی ESD می توانند در برابر تخلیه و تخریب ، چندین بار تخلیه الکترواستاتیک (ESD) را تحمل کنند. خازن اسمی کم آن (0.35 pF) باعث می شود این سری برای رابط هایی که با سرعت زیاد در تخلیه بار الکترونیکی نزدیک می شوند مناسب باشد. دستگاههای هدف از فناوری ESD الکترواستاتیکی اختصاصی برای محافظت از درگاه های I / O تجهیزات الکترونیکی در معرض ولتاژ و جریان مخرب استفاده می کنند. این دیودهای قوی با اطمینان می توانند اعتصابات تکراری ESD را در مدارت الکترونیکی یا درگاه کاربر بدون تخریب عملکرد ولتاژ مخرب را جذب کنند.
برای اکثر چیپ ها و آیسی ها در مدارات الکترونیکی ، ولتاژهای منبع تغذیه حداکثر و حداقل ولتاژ موجود در تراشه را نشان می دهد. حتی در مواردی که اینگونه نباشد ، استفاده از منابع برق به عنوان وسیله اصلی انتقال جریانات مضر یا پتانسیل از دستگاه هنوز طبیعی است. هر دستگاه دارای ولتاژ حداکثر منبع تغذیه مطلق است که می تواند قبل از آسیب دیدن تحمل کند. در یک رویداد ESD ، مهم است که ولتاژهای منبع تغذیه خیلی بزرگ نشوند. علاوه بر تراشه های مدارهای حفاظت ESD در سیستم تراشه ، از خازن هایی نیز برخوردار است که منبع تغذیه را با عبور از سیستم فراهم می کند. این خازن ها با جذب سنبله ولتاژ گذرا می توانند در طی یک رویداد ESD فواید زیادی را به بار آورند. اما آنها فقط پس از اتصال تراشه به تابلو مفید هستند.
بنابراین هنوز هم باید مقداری محافظ ESD روی تراشه بین پین های منبع تغذیه وجود داشته باشد.رایج ترین شکل حفاظت ESD که بین پین های تامین استفاده می شود ، گیره ولتاژ است. دو روش اصلی برای فعال کردن این گیره ها وجود دارد. اولین آستانه مبتنی بر ولتاژ است ، که در آن هر ولتاژ در آستانه از پیش تعیین شده ولتاژ باعث بستن مسیر جریان و گرفتن اضافه ولتاژ ناخواسته می شود. توجه به این نکته ضروری است که این گیره ها معمولاً روی یک ولتاژ بسیار بالاتر از حداکثر ولتاژ منبع تغذیه مطلق مشخص شده تنظیم شده اند. بنابراین ، شرایط ولتاژ در منبع تغذیه دستگاه می تواند قبل از درگیر شدن حفاظت ESD به دستگاه آسیب برساند.سبک دیگری از فیلتر ESD براساس نرخ زمان تغییر ولتاژ منبع تغذیه آغاز می شود. یک رویداد ESD معمولی دارای ولتاژ ولتاژ ولتاژ چند ولت در هر ثانیه از نانو ثانیه است - بسیار بیشتر از قدرت دستگاه. مجدداً ، این نوع فیلتر در برابر شرایط ولتاژ ایستا از قبیل آن که در اثر مسیر جریان یا با استفاده از ولتاژ منبع تغذیه اشتباه ایجاد می شود ، محافظت نمی کند.
یک یادآوری ابتدایی از فیلتر ESD (فیلتر های محافظ اِلکترواستاتیکی)
تمامی ESD ها در مدار قبل ازic و مدارات مجتمع و برای محافظت از تخلیه بار الکترونیکی بر روی ic به کار میروند.رویداد فوق که در قالب اصلی ترین دلایل بروز خرابی های مکرر در تراشه های نیمه هادی طبقه بندی می گردد از عوامل گوناگونی نشأت می گیرد که تولید نوعی میدان الکترواستاتیک قوی در ما بین دو جسم در فاصله نزدیک به یکدیگر (بدون تماس فیزیکی) از جمله این موارد به شمار می رود.بدن انسان بر طبق ساختار خود و فعالیت سیستم عصبی و برخی از اندام های داخلی از خاصیت ذاتی ویژه‌ای در هدایت و انتقال جریان الکتریکی برخوردار می باشد. حتماً شما نیز آزمایش های بسیار ساده کتاب علوم دوران دبستان در خصوص باردار نمودن یک خط کش و یا شانه و سپس جذب تکه های کاغذ توسط آن در هنگام نزدیکی به یکدیگر را به خاطر دارید. طرح غیر پیچیده فوق که علم بسیار ساده ای را نیز در پس پرده خود نهفته دارد به صورت کلی شالوده اصلی تولید پدیده تخلیه الکترواستاتیک و اطلاعات جسته و گریخته موجود در پیرامون آن را تشکیل می دهد.
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)
دکترایِ تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک