二极管版图.ppt

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集成电路二极管版图设计,主要内容1二极管的PN结2二极管的几种不同结构3二极管的几种不同应用4双极晶体管如何做二极管5用二极管做芯片静电保护电路6二极管的几种不同版图。

二极管就是一个PN结二极管的特性曲线,二极管具有单向导电性。

集成电路芯片制造过程中随处可见P区与N区的交接区，都可以作二极管考虑。

实用的二极管都是专门设计的，不同于作为寄生参数的二极管。

二极管使用广泛，尤其是在模拟电路中。

例如提供参考电压、温度补偿、温度测量（根据芯片工作时的发热量来提高或降低功率）将二极管接入运算放大器的反馈回路中，原来由电阻构成的通路的线性关系变成了对数关系（对数放大器：

是输出信号幅度与输入信号幅度呈对数函数关系的放大电路）等。

双极型晶体可以作为二极管来用,双极型晶体管的基极和发射极部分作为二极管的连接方法,有时需要二极管与双极型晶体管特性相同（跟踪二极管），如下图在测量电路的R2上的电压时，用一个二极管和R1来模拟R2的电压，D1称为跟踪二极管，可以用双极晶体管代替二极管。

举例一：

跟踪二极管,如何制作跟踪二极管：

保留双极晶体管所有的部分，进行合适的电路连接便可。

利用二极管结电容随反向电压VR变化特性，通过施加反向电压，使PN结的静电容量发生变化，取代可变电容。

常用于自动频率控制（AFC）、扫描振荡、锁相环路、调频和调谐电路等。

日本厂商方面也有其它许多叫法。

电视机高频头的频道转换和调谐电路。

压控震荡器：

LC谐振器（串、并联）。

如果用一个外部的调谐电压来改变二极管的电容，就可以改变电路谐振频率。

通常采用硅的扩散型二极管，但是也可采用合金扩散型、外延结合型、双重扩散型等特殊制作的二极管，因为这些二极管对于电压而言，其静电容量的变化率特别大。

举例二：

变容二极管,举例三：

ESD保护：

也就是静电释放保护,为什么需要ESD保护？

在下一级电路遭到严重破坏之前，二极管上的电压已经达到了反向击穿电压。

所有的输入/输出管脚都有ESD，有时仍然会有静电击穿。

利用二极管的反向击穿特性，钳位电压12伏,可以利用CMOS晶体管本身制备ESD二极管,衬底二极管,阱二极管,衬底ESD二极管,衬底上的N型和P型半导体组成的二极管版图,环形结构的二极管,N阱ESD二极管,N阱里面做一个P区和一个N型环，也称为阱二极管。

特殊的版图结构,1.圆形版图尖端放电。

理想的ESD二极管形状应该是圆形的。

2.梳状结构二极管版图,7.2.3集成电路中的二极管在PN结的P区和N区分别加上电极就构成了二极管。

P型衬底上N区和P区构成二极管，图（a）。

做在N阱内的二极管，n+环围绕p+接触，图（b）。

做在P型衬底上的二极管,中央为N型区,四周被P+环包围，图（c）。

（a）P型衬底上的二极管（b）做在N阱内的二极管（c）做在P型衬底上的二极管,7.3CMOS集成电路的静电放电保护电路,（a）电路图（b）版图,常采用二极管和电阻组成静电放电保护电路如图（a）；版图如图（b）。

7.3.1ESD攻击模型与测试方法,1.ESD攻击模型,7.3.2ESD保护器件,（a）静电放电保护电路（b）等效电路（c）版图,另一种静电放电保护电路如图（a），栅源连接的MOS管等效于二极管，如图（b）；图（c）P管和N管的版图都利用漏和衬底所形成的二极管，漏区面积很大，可以流过较大的电流。

7.3.3ESD保护电路,