¿Qué significa corriente de pinza de entrada/corriente de pinza de salida en la hoja de datos del microcontrolador?

Es una especificación de límite de activación de circuito ESD.

Aquí hay un recorte de la página 369 (etiquetada como 367) :

Dado que estos números son tan bajos, claramente no es el actual durante el evento ESD. ¿Por qué un evento de ESD se sujetaría a corrientes inferiores a la clasificación de corriente máxima de una salida impulsada? Además, una vez que se está produciendo un evento de ESD, ¡no lo limitará a solo 20 mA!

Tenga en cuenta que estas son especificaciones máximas absolutas y el hecho de que estas "corrientes de sujeción" se especifican bajo las condiciones que$V_I<0$y$V_O>V_{DD}$la conclusión lógica es:

"No llevará los pines bajo tierra o por encima del riel superior SI es capaz de conducir más de 20 ma. Si lo hace, entonces los circuitos ESD se activarán", es decir, son las condiciones de activación bajo las cuales el ESD en el chip los circuitos se están incendiando.

Algunas hojas de datos también especifican tasas de dv/dt.

Los pines de semiconductores modernos tienen el desafío de proteger contra ESD a voltajes más bajos. La única forma real de hacer esto es tener todos los pines conectados a un riel ESD interno a través de diodos (a menudo en una configuración de medio puente y, a veces, en un puente completo). No puede usar un circuito zener o de diodo de sujeción, ya que no puede controlar el voltaje de ruptura con la precisión suficiente para los voltajes más bajos, por debajo de 3.3V. La solución es tener un circuito activo que monitoree los rieles ESD y luego los sujete. Esto también permite una acción de sujeción de cualquier pasador a cualquier pasador.

Estos pines estarán diseñados para corrientes que superan con creces los 100 de mA, pero también deben ser de baja capacitancia para evitar una carga indebida de los controladores.

También hay una explicación alternativa de que estos son los límites en los que, si se superan, se activará el enganche en el sustrato. Si bien es posible en los procesos más antiguos, esto no es probable en los procesos modernos. Sin embargo, no conozco los detalles del proceso, así que para que esté completo, esto debería mencionarse.

La mayoría de los chips CMOS modernos tienen diodos inversos a tierra y energía en cada pin. Esto es para proporcionar un camino para la descarga estática sin dañar los componentes más sensibles del IC, con suerte, la mayoría de las veces, probablemente, si tiene suerte.

Probablemente haya dos especificaciones separadas para estas corrientes de diodo de abrazadera. La sección máxima absoluta le dirá lo que el dispositivo puede tolerar sin dañarse. Esta es la corriente que los diodos pueden desviar por el resto del chip sin sufrir daños. La otra especificación estará en la sección operativa. Esta corriente será mucho menor porque la corriente a través de estos diodos puede causar varios problemas en el funcionamiento del dispositivo. Básicamente, en un sentido práctico, no desea que estos diodos conduzcan durante la operación.

Muchos chips tienen diodos de abrazadera entre los pines de E/S y los rieles de alimentación. Dichos diodos pueden ser una forma económica de proporcionar una medida significativa de protección ESD. Además, muchos chips conectan el riel negativo a un sustrato de tipo P y el riel positivo a pozos de tipo N dentro de él; la fuente y el drenaje de cada transistor formarán una unión PN con el sustrato o pozo dentro del cual reside, y las uniones PN se comportan como diodos cuando el potencial del lado P supera al del lado N en más de 0,7 voltios.

En algunos casos, los diodos de abrazadera están construidos de tal manera que la corriente que fluye a través de ellos no afectará ninguna otra operación del chip. En otros casos, la corriente que fluye hacia adelante a través de las uniones PN que sirven como diodos de abrazadera puede hacer que fluyan corrientes no deseadas a través de otras uniones PN con polarización inversa, de forma muy parecida a como las corrientes del emisor de base en un transistor PNP o NPN provocarán que la corriente fluya. fluya a través de la unión colector-base de polarización inversa.

A menos que el fabricante especifique que un dispositivo funcionará normalmente en presencia de corrientes de diodo de abrazadera, se debe evitar tener una cantidad no trivial de flujo de corriente durante cualquier condición de funcionamiento normal. Por otro lado, si un fabricante de dispositivos cree que una pieza se usará a menudo en casos en los que será necesario sujetar cantidades relativamente pequeñas de corriente (por ejemplo, 10 mA) a los rieles, asignando el espacio adicional para colocar las uniones PN de tal manera ya que evitar que tales corrientes causen flujos de corriente no deseados en otros lugares puede valer la pena, incluso si solo el 0,1% de las piezas se utilizan en lugares que de otro modo necesitarían diodos de protección.