集成电路设计——闩锁效应
【總是單純將閂鎖效應(yīng)看成是形成pnp二極管正偏帶來大的漏電流燒壞襯底,還是想著寫詳細(xì)點(diǎn),也希望自己記得詳細(xì)點(diǎn)的】
定義當(dāng)然還是這樣:
閂鎖效應(yīng)是指 CMOS 器件所固有的寄生雙極晶體管被觸發(fā)導(dǎo)通, 在電源和地之間存在一個低阻通路,大電流,導(dǎo)致電路無法正常工作,甚至燒毀電路。
從源-阱-襯底,總是能夠形成pnp(npn)的二極管的結(jié)構(gòu),并且由于(以n阱中的p摻雜-n阱-p襯底形成的pnp為例)本身的從n阱到p襯底已經(jīng)形成反偏結(jié)構(gòu),因此只要n阱中的p摻雜的電壓高于n阱的阱電位,就會形成cmos電路的閂鎖效應(yīng)。
上面這幅圖也解釋了為什么n阱電位明明是電源電壓,但是這個pn結(jié)還是會正偏。
因?yàn)?#xff0c;在襯底中流過的電流足夠大的時候,n阱中的寄生電阻R2上的壓降會達(dá)到0.7v,也就是一個二極管的導(dǎo)通壓降,n阱的電位分布不是均勻的,這一點(diǎn)也是版圖設(shè)計(jì)時需要考慮的。
同理也就是npn管的導(dǎo)通。
當(dāng)然這兩個寄生二極管并不是相互獨(dú)立的,很明顯的可以看到
例如 Q1 開啟,它會提供足夠大的電流給 R2 ,使得 R2 上的壓降也達(dá)到 0.7V ,這樣 Q2也會開啟,同時,又反饋電流提供給 Q1 ,形成惡性循環(huán),最后導(dǎo)致大部分的電流從 VDD 直接通過寄生晶體管到 GND ,而不是通過 MOSFET 的溝道,這樣?xùn)艍壕筒荒芸刂齐娏?。
上圖中的寄生晶體管連接關(guān)系可以用下圖來表示,其結(jié)構(gòu)實(shí)際上是一個雙端 PNPN 結(jié)結(jié)構(gòu),如果再加上控制柵極 ,就組成門極觸發(fā)的閘流管,該現(xiàn)象就稱為閂鎖效應(yīng)(閂鎖本是閘流管的專有名詞)。 即雙端 PNPN 結(jié)在正向偏置條件下,器件開始處于正向阻斷狀態(tài),當(dāng)電壓達(dá)到轉(zhuǎn)折電壓 時,器件會經(jīng)過負(fù)阻區(qū)由阻斷狀態(tài)進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài).這 種狀態(tài)的轉(zhuǎn)換,可以由電壓觸發(fā) ( =0) ,也可以由門極電流觸發(fā) ( ≠ O) 。門極觸發(fā)大大降低了正向轉(zhuǎn)折電壓。
兩個寄生晶體管工作時,形成正反饋電路,加深可控硅導(dǎo)通,造成的結(jié)果是一股大的電流將由電源流向接地端,導(dǎo)致一般正常電路工作中斷,甚至?xí)捎诟唠娏魃岬膯栴}而燒毀芯片。
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的集成电路设计——闩锁效应的全部內(nèi)容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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