运放输出级的ESD保护

silenyang

请教！如图，Opamp 的 output 希望直接接到 ESD IO。ESD IO 用foundry提供的IP，是用5V ESD device 做的 GCNMOS。length 为 0.7um。
请问：
1. Opamp 输出可以直接接到ESD IO吗？还是需要串一个电阻？
2. Opamp output 的 NMOS 的 length 的选取有讲究吗？是不是必须比 ESD device 的 length 要大一些？

gtfei

1、Opamp输出可以直接接ESDIO，并不需要串电阻
2、Opamp输出的PMOS和NMOS length选取均有讲究，length和ESD中的大或相等即可，不用大太多
3、Opamp输出PMOS和NMOS源漏layout画法需参考ESD中的画法，同时注意latchup

powerboy711

1， Opamp  直接接到ESD IO不需要串一个电阻，否则影响放电速度；2，Opamp output 的 NMOS 的 length 不必比esd的大，而且最好是小，否则esd不能优先导通放电，并且outpmos和outnmos的各自body接触要充分

silenyang

gtfei 发表于 2023-3-27 17:55
1、Opamp输出可以直接接ESDIO，并不需要串电阻
2、Opamp输出的PMOS和NMOS length选取均有讲究，length和ESD ...

谢谢！问题是outnmos和ESD mos不是同类型的。ESD nmos是_nsi(non silicide)的。另外，outnmos如果也采用ESD画法，就太费面积了。

silenyang

powerboy711 发表于 2023-3-27 17:58
1， Opamp  直接接到ESD IO不需要串一个电阻，否则影响放电速度；2，Opamp output 的 NMOS 的 length 不必 ...

我的理解是length越大，越不容易tigger。因此我以为，outnmos的length应该比ESD nmos的要大一下。

fei_SH

一般输出是ESD自保护，输出管用ESD管去做，并且和ESD管layout在一起。
这种做法并不需要再加电阻。 L可以根据输出需要选择，大多数情况下和ESD管保持一致。

u12u34

IO pad一般都是顶金，ESD器件一般都会紧靠pad，而且ESD器件都会走大面积的顶金。之后pad才会抽头连接内部output buffer，金属的宽度与层数不同就决定了过电流能力不同。大部分ESD电流肯定通过顶金走ESD器件出去了，但还是会有小部分电流通过抽头走线进入output buffer，所以output buffer的W肯定不能太小，而L影响不大。因为图中的GCNMOS和GCPMOS还是靠寄生三极管的开启实现ESD泄放，决定Trigger Voltage的是N+/P+与P-WeLL/N-WeLL的PN结反偏，MOS管的L参数对ESD影响很小。

billgolden

如果运放和pad直接串一个电阻不影响运放本身性能的话可以串一个电阻，这样运放的管子不需要特殊处理正常尺寸和画法就行。

zay19981227

串电阻应该是没有太大必要的，只要op输出级的N/PMOS按照ESD rule 画好，且PAD_IO走线宽度足够就行

powerboy711

silenyang 发表于 2023-3-27 19:21
我的理解是length越大，越不容易tigger。因此我以为，outnmos的length应该比ESD nmos的要大一下。
...

L小范围变化并不会影响击穿电压，esd是主要利用寄生NPN放电，加no siliside只是更有利于NPN导通，所以主要还是看看esd的tlp曲线，比较下triger电压和输出管击穿电压，输出端口加电阻的比较少，如果要加注意电流密度