栅極接地的NMOS器件(GGNMOS)常用作ESD保護裝置。下圖所示給出了一種NMOS結構,該結構将栅極、源極、襯底接觸極短接可實作ESD保護器件功能。
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該結構的I-V曲線:漏極與襯底二極管發生雪崩擊穿後,載流子的倍增效應将産生較大的電流,通過襯底電阻流到地。當電流繼續增大,襯底電阻上的壓降達到PN結門檻值電壓後,NMOS寄生BJT的BE結正偏導通。由于BJT對電流具有放大作用,隻需要雪崩少量的基極電流就可以通過BJT放大,形成對ESD電流的有效洩放通路。漏源間的電壓将會降低,呈現負阻。當電壓降到最低點(維持電壓)後, I-V曲線又呈現正電阻特性,這一段是ESD器件洩放ESD電流的主要工作區域。當電流繼續增加時,矽半導體内部溫度升高,晶格發生本征激發,出現二次擊穿,器件失效。
ESD電流動态洩放過程,電勢(pink)電流(black)