您的位置 首页 知识

ESD增强型器材推进超高频放大器在轿车电子中的使用

汽车制造业在超高频(UHF)频段的应用要求晶体管不但具有良好的射频性能,还要很好鲁棒性。英飞凌公司生产的BFP460正是一款对应于这种应用的

轿车制造业在超高频(UHF)频段的运用要求晶体管不光具有杰出的射频功能,还要很好鲁棒性。英飞凌公司出产的BFP460正是一款对应于这种运用的通用的晶体管,它是静电开释(ESD)增强型器材。它获益于具有23GHz转化频率的双极硅加工技能,能够安全地接受恣意一对引脚间1500V的ESD脉冲。

这种新式器材的有用性将在一种超高频低噪声放大器LNA中得以展现,这种放大器对在轿车制造业中运用十分抱负。

现在各式各样的轿车体系都利用了RF技能,包括无键遥控输入(RKE)、GPS、卫星数字式声频无线电服务(SDARS)和轮胎压力监控体系(TPMS)。这些体系中的每一个都要求射频模块具有成本低、经用度/强度高的优秀功能(表1)。

因为RF器材依照越小的尺度为越高的频率所运用的这一规则,所以当击穿电压下降(从典型值50 V 到3 V左右)的时分,它们有呈现出更高的电流密度(在一个典型的晶体管的作业点上大约3mA/μm2或300,000A/cm2)的趋势。

击穿电压和最适合的电流密度是由集电极的厚度和所掺杂质决议的。关于一个高转化频率,集电极必需要薄。为了得到高增益,一切内部寄生电容必需要小,这是横向尺度规范缩小的推进要素,可是一同也使晶体管的ESD更简单损坏。

严厉的晶体管ESD损坏机制研讨标明在器材ESD的强度上仍有进步的空间。分立的BFP460晶体管加入了一些这样的研讨成果,意图是接受当到达23 GHz的截止频率时1500V的人体模型(HBM)脉冲,在1.8 GHz时有17.5 dB的最大安稳增益和1.1 dB的最小噪声数字。

最广泛被运用的ESD 测验规范是HBM,详见MILSTD 883D 。在这个规范中,一个100pF的电容被参阅电压VREF充电。随后参阅电压被断开,在测验中,当当电容经过一系列的1,500Ω电阻接到待测器材上的时分又会被充电。这个电路设备能够被当作电流源。

当参阅电压为100 V时,被用来作为对ESD来说具有器材体积小和活络度更高的低噪声晶体管,而当电压到达5,000 V时,则被用作较老式的,较低功能的大体积晶体管。DUT被认为是一种鉴定特别ESD等级的办法,即在电压值为VREF的时分,它能饱尝得住这些测验的检测,且其功能没有下降,也没有呈现毛病。虽然ESD测验现在也或许用到晶片上芯片等级的鉴定上,但作为代表的是其已在封装器材中得以运用。作为一种对人体规范可供挑选的办法,传输线脉冲丈量(TLP)经常被用来估量ESD的容限。

一个ESD 脉冲最好被了解成器材内部的一个急剧电流动摇。关于第一阶的近似值来说,假设在器材阅历这个电流动摇期间整个事情产生的十分快以至于热量都来不及传达和耗费的话,它便是有用的。成果,由ESD感应电流动摇引起的温度上升与电流密度的平方成正比,并且电流密度存在一个极限值,超越这个值实际上就会使器材中的硅熔化。

事实上,硅资料的消融会导致器材毛病。因为电流密度是导致器材毛病的要害一条,所以具有较大发射极边际面或面积的晶体管就比小一些的更经用。与遍及观点相反,在集电极-发射极之间的击穿电压VCEO与其阻抗和ESD损坏并没有相互关系。

为了进步经用性,RF%&&&&&%规划师们现已开发了ESD内部维护结构,用来协助维护ESD活络的RF输入和输出端免受有害ESD事情的影响。但比较惋惜的是这些维护结构也在RF端加入了寄生%&&&&&%,电感和损耗,因而导致其功能下降,一同也使得这种结构不适合与分立器材(对功能要求更高)一同运用。

在一个像双极晶体管这样的三引脚器材中,经由器材的恣意两个引脚一共有六种或许的办法来运用ESD 脉冲,而未运用的器材引脚仍然是开路(未衔接)。一般当ESD 脉冲反方向接在PN结两头的时分晶体管最简单损坏。而依赖于特别半导体工艺技能,集电极-基极结一般是弱小的衔接在RF晶体管上。

在产生ESD期间,基极-集电极的空间电荷被压入高度掺杂质的底层(或RF %&&&&&%中的隐埋层)。这种景象与所谓的Kirk效应十分类似。简直整个晶体管的电压都加在了集电极地层,增强了这个区域的磁场强度(集电极区域的自在电子密度现已超越了掺杂密度)。因为集电极的自在电荷有必要被极性相反的电荷补偿,它们能够中和的仅有的区域便是高度掺杂层(或隐埋层)。就硅而言,假如这个磁场到达了大约3×105V/cm的内部击穿磁场强度的时分,那么很多的碰击离子就呈现了。形成了更多的自在载体(电子和空穴)并产生逃逸,一同外部电压击穿。在VCEO骤变后的这种效果在参阅1中被称为“二次激变”。

ESD脉冲包括的大多数能量都被开释在磁场强度最高的当地,这一点添加了部分器材温度。因为具有内涵传导机制,这反而又添加了自在载体的数量。借助于一个正反馈机制这个进程就这样循环往复的继续下去,成果,电流会逐步集合一个越来越小的点上,随后硅资料会被消融并焚毁。

在某种程度上,电流途径上一系列散布阻抗能够协助防止ESD感应动摇电流的集合。

一系列的阻抗使得动摇电流呈散布状况,并能协助防止随后的损坏产生。晶体管单元的仔细规划也能协助防止此类损坏效果。例如,晶体残损不完整,边际过于尖利,角落的断开都能够导致部分电场强度添加,这些缺点都是应该被防止的。

一个削减ESD感应磁场的直接办法是经过挑选降低层中掺杂质的密度,用来涣散相反极性的电荷愈加深化的进入层内。可惋惜的是,这种办法影响了层阻抗(和RF功能)。一种更好的办法是在底层和集电极区域之间刺进一个过渡层。这个过渡区域的掺杂质密布度要比活泼的集电极区域高,可是要比底层的低;虽然如此,它必需要足够高到使这个过渡区在正常的作业中能够被当作一个层(图1)。这种规划办法被运用到了BFP460中用来把ESD的容限从300V进步到1500V(具有64um2发射极区域的封装器材)。

声明:本文内容来自网络转载或用户投稿,文章版权归原作者和原出处所有。文中观点,不代表本站立场。若有侵权请联系本站删除(kf@86ic.com)https://www.86ic.net/zhishi/233325.html

为您推荐

联系我们

联系我们

在线咨询: QQ交谈

邮箱: kf@86ic.com

关注微信
微信扫一扫关注我们

微信扫一扫关注我们

返回顶部