A Study on the 4H-SiC-based ESD Protection Circuit Using Low Trigger Voltage and Gate Leakage Prevention Technology by Adding PNP BJT

Q: 이 논문에서 정의한 트리거 전압이란 무엇인가?

트리거 전압은 ESD 보호 회로 설계에서 가장 중요한 특성 중 하나이다. 이는 IC 회로의 항복 전압보다 낮은 전압 범위 내에서 ESD 보호 회로가 작동해야 하는 ESD 설계 윈도우를 고려하여 결정되는 전압이다. 4H-SiC 기반 ESD 보호 회로 설계 시 최적화된 트리거 전압 제어 기술이 필요하다.

Q: 4H-SiC 기반 ESD 보호 회로의 트리거 전압을 낮추는 핵심 요인은 무엇인가?

연구 결과, 제안된 ESD 보호 회로는 기존 GGNMOS 구조에 P+ 영역을 추가하여 낮은 전압에서 애벌랜치 항복을 유도하고, PNP BJT를 연결하여 기생 NPN BJT의 작동을 보조함으로써 트리거 전압을 낮춘다. 이는 기존 회로 대비 향상된 전류 구동 능력과 낮은 온 저항 특성을 제공한다.

U-Yeol Seo; Dong-Hyeon Kim; Jae-Yoon Oh; Min-Seo Kim; Yong-Seo Koo

doi:10.5573/JSTS.2025.25.4.435

학술저널

저자정보: U-Yeol Seo (Dankook University) Dong-Hyeon Kim (Dankook University) Jae-Yoon Oh (Dankook University) Min-Seo Kim (Dankook University) Yong-Seo Koo (Dankook University)

저널정보: 대한전자공학회 JOURNAL OF SEMICONDUCTOR TECHNOLOGY AND SCIENCE Journal of Semiconductor Technology and Science Vol.25 No.4

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In this paper, we investigate a technique that integrates a PNP bipolar junction transistor (BJT) to reduce the trigger voltage of a 4H-SiC-based Gate-Grounded NMOS (GGNMOS). The proposed ESD protection circuit lowers the trigger voltage by adding a P+ region to the conventional GGNMOS structure and prevents leakage current by connecting the gate electrode, which was previously linked to the cathode, to the PNP BJT. Through this design, the discharge operation and reliability of the 4H-SiC-based ESD protection circuit are enhanced, while the wide snapback characteristics are improved. To compare and analyze the current discharge behavior of the proposed ESD protection circuit, the electrical characteristics of the device were measured using a Transmission Line Pulse (TLP) test system. Additionally, the measurement results were analyzed based on variations in the design parameter D1(Spacing between N+ and P+ at the anode terminal), and the electrical characteristics under temperature variations were examined to verify the thermal reliability of the 4H-SiC-based ESD protection circuit.

#ESD #4H-SiC #GGNMOS #STNMOS #Trigger voltage

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