Конструирование охранных диодов.

Охранные диоды используются во входных цепях цифровых комплементарных и обычных МДП - ИМС и предназначены для предотвращения пробоя пленки затворного диэлектрика под действием статического электричества. В качестве примера рассмотрим диодную защитную схему входной цепи инвертора КМДП - ИМС. Входная цепь, электрическая схема которой приведена на рис. 17, состоит из подключенных к входной шине охранных диодов Д₁ и Д₂.

Рис. 17. Диодная защитная схема.

Как известно, статический заряд, накапливаемый на выводах корпуса ИМС или инструменте монтажника, может иметь положительный и отрицательный знаки. Положительный заряд “стекает” через диод Д₁, а отрицательный — через диод Д₂. Такая схема приводит к уменьшению входного сопротивления и появлению входного тока утечки в пределах 0,5 — 1 мкА. Однако динамические параметры схемы при правильном проектировании охранных диодов практически не ухудшаются.

Описанная защитная схема не допускает подачу на вход напряжения U_вх > U_и.п, что может привести к протеканию через входную цепь больших токов и разрушению диодов. Поэтому при включении аппаратуры на КМДП - ИМС с защищенными входными цепями напряжение питания следует подавать раньше входного сигнала, а при выключении аппаратуры — снимать позже. Находят применение и однодиодные защитные схемы, в которых используется только охранный диод Д₂.

Основными требованиями при конструировании охранных диодов являются обеспечение достаточного напряжения пробоя (≥ 2 U_и.п), так как в рабочем состоянии схемы на диоды подается обратное напряжение, равное U_и.п, и получение малых паразитных емкостей. Первое требование обеспечивается тем, что одной областью этих диодов служит низколегированная подложка ИМС, а другой — специально формируемые низколегированные участки. Для получения малых паразитных емкостей контактное окно к области диода необходимо разрабатывать с учетом технологических ограничений, указанных в табл. 1.

Чертеж топологии охранных диодов Д₁ и Д₂ приведен на рис. 18.

Рис. 18. Чертеж топологии охранных диодов.

Особенностью топологии является то, что электрический контакт к n-области диода Д₁ и p-области диода Д₂ осуществляется через подложку.