光控双向静电防护器件的建模分析与验证

利用光生伏特效应设计一种新型的光控双向栅极可控硅晶闸管(LDGSCR)防护器件,研究光照对静电放电(ESD)维持窗口的调控作用。使用光生电流来模拟光照控制ESD设计窗口的物理效应,实现一种光控器件的可控硅晶闸管(SCR)宏观模型。在1.5 V的电压模拟光照下,该模型的维持电流相比无光条件增加35 mA,表明使用光照来调整ESD的维持窗口可以降低被保护电路发生闩锁的风险。采用0.18μm BCD工艺制造LDGSCR器件并进行测试,测试结果与模型仿真结果之间的最大误差仅为0.09 V和0.004 A。验证表明,该宏观模型可以消除传统耦合晶体管电路模型中存在的收敛性问题,极大减少开发光控SCR器件新型结构所需的时间和精力。