cmos閂鎖效應解決,cmos電路的閂鎖效應-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2024-12-20
閂鎖效應(Latch-up）是在CMOS晶片中，由于寄生的NPN和PNP三極管相互導通，使得在電源VDD和地VSS之間產生低阻抗通路，從而引發大電流通過，對芯片造成永久性損壞的風險。這種效應通常是由特定的電壓或電流條件觸發，如靜電放電（ESD）、瞬態電源干擾等。
閂鎖效應會導致電路在電源與地之間形成短路，造成大電流、電過載（EOS）和器件損壞。具體表現為電路承受比正常工作大得多的電流，可能導致電路迅速燒毀。
閂鎖效應的原理
閂鎖效應的核心在于CMOS工藝中形成的寄生雙極晶體管結構。在PMOS中，源和漏的重摻雜p+型有源區、N阱（N-Well)擴散區和P型襯底（P-sub）會形成縱向寄生的PNP結構；而在NMOS中，則形成橫向寄生的NPN結構。
在正常情況下，這些寄生晶體管處于截止狀態，不會對電路造成影響。然而，當外部條件（如電壓過沖、靜電放電等）導致其中一個寄生晶體管的集電極電流突然增大到一定值時，該晶體管會進入導通狀態，并通過正反饋機制觸發另一個寄生晶體管的導通，從而在VDD和VSS之間形成低阻抗通路，引發大電流。
閂鎖效應的產生原因：
電壓過沖：當輸出端（Vout）的電位過沖超過VDD一定值時（如0.7V），PNP寄生晶體管會導通，進而觸發正反饋機制，導致閂鎖效應的發生。
靜電放電（ESD)：靜電放電現象會在瞬間產生高壓，可能使輸出端電位遠高于VDD，導致NPN和PNP寄生晶體管同時導通，形成閂鎖。
電源干擾：瞬態電源干擾也可能導致器件管腳的電壓超過電源電壓或低于地，從而觸發閂鎖效應。
電感感應回沖：快速變化的電流在電感上會產生感應電動勢，這種感應電動勢可能通過電路耦合到器件管腳，導致電壓過沖或下沖，進而觸發閂鎖。
避免閂鎖效應的方法包括減小襯底和N阱的寄生電阻，使寄生的三極管不會處于正偏狀態。此外，通過提供大量的阱和襯底接觸也可以有效避免閂鎖效應。
工藝制造角度：采用淺槽隔離技術（STI）、SOI工藝技術、倒摻雜阱技術和外延技術等手段來減小寄生電阻和電容，降低閂鎖效應的風險。
版圖設計角度：使用Guardring(保護環）來隔離敏感區域，減少寄生效應的影響；同時確保電源線和地線足夠強壯，并打滿Contact孔以降低電阻。此外，還應注意將NMOS和PMOS拉開一定距離以降低觸發閂鎖的可能性。
電路設計角度：在電路電源或地變動較大的電路附近增加相關耦合電容以穩定電壓；在PAD附近增加保護二極管以防止靜電放電對電路的影響；在電路的主通路上串聯大電阻以限制電流的大小。
聯系方式：鄒先生
座機：0755-83888366-8022
手機：18123972950（微信同號）
QQ：2880195519
聯系地址：深圳市龍華區英泰科匯廣場2棟1902
搜索微信公眾號:“KIA半導體”或掃碼關注官方微信公眾號
關注官方微信公眾號：提供 MOS管 技術支持
免責聲明：網站部分圖文來源其它出處，如有侵權請聯系刪除。
