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PDP(等离子平板显示器)驱动芯片是PDP系统不可缺少的组成部分,在整个。PDP系统的成本中,PDP驱动芯片超过了1/3,因此保证PDP驱动芯片的性能和可靠性尤其重要。在影响PDP驱动芯片性能和可靠性的因素中有一个重要的方面就是:ESD(静电泄放)。由于PDP驱动芯片是一种功率集成电路,为此本课题的研究任务就是研究功率集成电路中的ESD现象,并根据功率集成电路的电路结构以及制造工艺设计实际可行的ESD保护电路。
本论文分析了功率集成电路的结构以及普通集成电路中的ESD现象和采取的各种ESD保护电路,并分析了ESD对功率集成电路各个部分产生的影响;根据功率集成电路的结构和制造工艺,并基于普通集成电路的ESD保护措施,设计出了适用于PDP驱动芯片的各部分保护电路:输入部分的ESD保护电路、电源和地之间的ESD保护电路、高低压接口电路的ESD处理电路。由于电源和地之间ESD保护电路的重要性,本论文重点分析了低压电源和地之间ESD保护电路的工作原理和各项参数的影响,详细设计了保护电路的结构和各个器件参数,并使用Hspice对保护电路中的各项参数进行了模拟;之后给出了另一种电源和地之间ESD保护电路的设计过程和软件模拟。本论文使用Tusprem-4和MEDICI模拟了高压器件在雪崩击穿之后的电压、电流和电场分布特性,从而得出高压器件本身可以承受一定ESD脉冲的结论。在确定了各个部分的ESD保护电路结构后,本论文提出了在ESD保护电路版图设计上需要注意的几个问题,并根据这些注意事项设计出了对应各个保护电路的版图。
本论文所设计的ESD保护电路作为PDP驱动芯片的一部分分别在无锡华润上华半导体有限公司和上海贝岭股份有限公司进行了数次流水,并且在芯片封装后在宜硕(上海)科技有限公司进行了ESD测试。根据芯片的ESD测试结果以及对测试结果的分析,本论文在ESD保护电路和版图上作了进一步修改,最终在第二次测试中基本通过了全芯片的2KV(人体模式)ESD测试,芯片部分管脚甚至通过了4KV(人体模型)ESD测试;在进一步修改之后,相信可以通过全芯片的4KV(人体模型)ESD测试。