Was versteht man unter Eingangsklemmstrom / Ausgangsklemmstrom im Datenblatt des Mikrocontrollers?

Beim Lesen eines PIC-Datenblattes habe ich die Parameter Input Clamp Current / Output Clamp Current gefunden. Wo betrachte ich diese Spezifikationen?

Es handelt sich um eine Grenzwertspezifikation für die ESD-Schaltung.

Hier ist ein Ausschnitt von Seite 369 (mit 367 gekennzeichnet) :

Da diese Zahlen so niedrig sind, ist es eindeutig nicht der Strom während des ESD-Ereignisses. Warum sollte ein ESD-Ereignis bei Strömen geklemmt werden, die unter der maximalen Nennstromstärke eines angetriebenen Ausgangs liegen? Sobald ein ESD-Ereignis im Gange ist, werden Sie es nicht auf nur 20 mA beschränken!

Berücksichtigen Sie, dass dies absolute maximale Spezifikationen sind und dass diese " " unter den Bedingungen spezifiziert werden, dass und die logische Schlussfolgerung lautet:$V_I<0$$V_O>V_{DD}$

"Du darfst die Stifte nicht unter der Erde oder über der oberen Schiene nehmen, wenn du in der Lage bist, mehr als 20 mA zu fahren. Wenn du dies tust, werden die ESD-Schaltkreise ausgelöst" - dh es sind die Triggerbedingungen, unter denen die ESD auf dem Chip ausgelöst wird Schaltkreise gehen in Brand.

Einige Datenblätter geben auch die dv / dt-Raten an.

Moderne Halbleiterstifte haben die Herausforderung, bei niedrigeren Spannungen vor ESD zu schützen. Der einzige wirkliche Weg, dies zu tun, besteht darin, alle Pins über Dioden mit einer internen ESD-Schiene zu verbinden (oft in einer Halbbrückenkonfiguration und manchmal einer Vollbrücke). Sie können keine Zener- oder Klemmdiodenschaltung verwenden, da Sie die Durchbruchspannung für die niedrigeren Spannungen - unter 3,3 V - nicht genau genug steuern können. Die Lösung besteht darin, eine aktive Schaltung zu haben, die die ESD-Schienen überwacht und sie dann zusammenklemmt. Dies ermöglicht auch eine Klemmwirkung von jedem Stift zu jedem Stift.

Diese Pins sind für Ströme ausgelegt, die weit über 100 mA liegen, müssen jedoch auch eine geringe Kapazität aufweisen, um ein übermäßiges Laden der Treiber zu verhindern.

Es gibt auch eine alternative Erklärung, dass dies die Grenzen sind, bei denen bei Überschreitung ein Einrasten im Substrat ausgelöst wird. Während dies in älteren Prozessen möglich ist, ist dies in modernen Prozessen nicht wahrscheinlich. Die Prozessdetails sind mir jedoch nicht bekannt. Der Vollständigkeit halber sollte dies erwähnt werden.

Die meisten modernen CMOS-Chips verfügen über Sperrdioden gegen Masse und Stromversorgung an jedem Pin. Dies dient dazu, einen Weg für die statische Entladung bereitzustellen, ohne die empfindlicheren Komponenten auf dem IC zu verletzen, hoffentlich die meiste Zeit, wahrscheinlich, wenn Sie Glück haben.

Für diese Klemmdiodenströme gibt es wahrscheinlich zwei separate Spezifikationen. Der absolute Maximalbereich zeigt Ihnen, was das Gerät tolerieren kann, ohne beschädigt zu werden. Dies ist der Strom, den die Dioden ohne Schaden um den Rest des Chips herum leiten können. Die andere Spezifikation befindet sich im Bedienbereich. Dieser Strom ist viel geringer, da der Strom durch diese Dioden verschiedene Probleme beim Betrieb des Geräts verursachen kann. Grundsätzlich möchten Sie praktisch nicht, dass diese Dioden während des Betriebs leiten.

Viele Chips haben Klemmdioden zwischen den E / A-Pins und den Stromschienen. Solche Dioden können ein billiger Weg sein, um ein signifikantes Maß an ESD-Schutz bereitzustellen. Ferner verbinden viele Chips die negative Schiene mit einem Substrat vom P-Typ und die positive Schiene mit Vertiefungen vom N-Typ darin; Source und Drain jedes Transistors bilden einen PN-Übergang mit dem Substrat oder der Vertiefung, in der er sich befindet, und PN-Übergänge verhalten sich wie Dioden, wenn das Potential der P-Seite das der N-Seite um mehr als etwa 0,7 Volt übersteigt.

In einigen Fällen sind die Klemmdioden so aufgebaut, dass der durch sie fließende Strom keine anderen Operationen des Chips beeinflusst. In anderen Fällen kann Strom, der durch die PN-Übergänge fließt, die als Klemmdioden dienen, dazu führen, dass unerwünschte Ströme über andere in Sperrrichtung vorgespannte PN-Übergänge fließen, ähnlich wie Basis-Emitter-Ströme in einem PNP- oder NPN-Transistor Strom verursachen über den in Sperrrichtung vorgespannten Kollektor-Basis-Übergang zu fließen.

Sofern der Hersteller nicht spezifiziert, dass ein Gerät bei Vorhandensein von Klemmdiodenströmen normal funktioniert, sollte vermieden werden, dass unter normalen Betriebsbedingungen ein nicht unbedeutender Strom fließt. Wenn ein Gerätehersteller jedoch der Ansicht ist, dass ein Teil häufig in Fällen verwendet wird, in denen relativ kleine Ströme (z. B. 10 mA) an die Schienen geklemmt werden müssen, wird der zusätzliche Platz für die Platzierung der PN-Übergänge auf diese Weise zugewiesen Um zu verhindern, dass solche Ströme an anderer Stelle unerwünschte Stromflüsse verursachen, kann es sich lohnen, selbst wenn nur 0,1% der Teile an Orten verwendet werden, an denen sonst Schutzdioden erforderlich wären.