浅谈EOS机理与防护

 EOS英文全称 Electrical Over Stress，是对所有的过度电性应力的总称。当EOS超过其最大指定极限后，器件功能会减弱或损坏，同时EOS也是公认的IC器件的头号杀手。由于它可能发生在产品的研发、测试乃至生产、存储、运输的各个环节，所以对厂商的电路设计，测试规范，生产流程以及物流中防护都有严格具体的要求，每年耗费整个半导体行业数十亿美金的资金。更可恨的是，EOS的发生情况复杂，神出鬼没，寻求一个完美的解决方案至今困扰着学术界和工业界。此文旨在分析EOS的成因，特点，破坏力，以及对于芯片厂商和系统设计人员的启示。

EOS是一个非常广的概念，物理上可以看成是一种较长时间的低电压，大电流的能量脉冲(通常电压500V，电流小于10A，纳秒发生时间)，可以认定是EOS的一种特例。

Figure.1 EOS Versus ESD

Table.1 EOS与ESD对比

EOS成因很多，主要会出现在上下电瞬态过程，电流倒灌以及过度的电压电流驱动(常说的过载)。通常造成的破坏都是由于器件过热，损坏有三种类型。

Figure.2 PN节击穿

Figure.3 金属层熔断

Figure.4 金属打线熔断

鉴于EOS的成因和特点，成熟的系统厂商通常采用如下的防护方式。建立和规范工作流程，进行常规的交流电源线监控。

电源

√ 确保交流电源配备了瞬态电流抑制器(滤波器)

√ 电源过压保护

√ 交流电源稳压器(可选)。

√ 电源时序控制器，可调整时序

√ 不共用滤波器和稳压器

工作流程

√ 将正确流程存档。

√ 确保针对以下内容进行培训并给出警示标志

电源开/关顺序

√ 不可“热插拔”

√ 正确的插入方向

√ 定期检查以确保遵守相关规定

维护

√ 定期进行预防性维护。

√ 确保接头良好紧固，以防止其带来间歇性故障。

培训

√ 确保对所有人员进行培训并及时复习相关内容。

电路板或元件测试

√ 确保不进行热切换。进行测试时使用存储范围捕获信号或电源的瞬态电流。

√ 确保不出现峰值/低频干扰。

√ 确保正确设置测试参数(不会过压)。

√ 确保测试硬件中使用了正确的保险丝。

帝奥微电子经过总结多年的产品研发，以及客户支持的经验，在电路设计上做了很多ESD以及EOS芯片级防护措施创新。特别为国内某著名电视机供应商定制研发的DIO2113—2VRMS输出语音线驱动，内部集成有效的EOS防护电路，给对方节省了系统成本的同时增加了可靠性。

Figure.5 DIO2113 EOS Protection Demonstration