一、閂鎖效應:實際上是由于CMOS電路中基極和集電極相互連接的兩個BJT管子(下圖中,側面式NPN和垂直式PNP)的回路放大作用形成的,在兩個管子的電流放大系數均大于1時,電流在這兩個管子構成的回路中不停地被放大,從而導致管子承受的電流過大而燒毀芯片的一種現象。
二、閂鎖效應的原理分析:
狀態一:假設在N阱或者Psub中由于外界的原因產生了載流子注入,電流分別為In和Ip, 且InR_nwell=0.6,IpR_psub=0.6(假設PN結的導通電壓<0.6)。
狀態二:在所設壓降下,PNP的基極電位為1.2V, 集電極電位為0.6V, NPN的基極電位為0.6V, 集電極電位為1.2V,此時PNP和NPN的發射結都正偏, 集電結都反偏。從而兩個BJT管子可進行電流放大,PNP產生了基極電流Ib1, 則集電極電流IC1=β1Ib1, NPN產生了基極電流Ib2, 則集電極電流IC2=β2Ib2。
在近似狀態下,Ib1=β2Ib2,Ib2=β1Ib1,因此在后面的循環中,NPN的集電極電流作為PNP新的基極電流進行電流放大,PNP的集電極電流作為NPN新的基極電流進行放大。多次循環之后,電流會被持續放大。
三、閂鎖效應的抑制方法(部分方法):
1.拉開NMOS和PMOS的間距:破壞電流循環中的一環,使側面式NPN BJT管子的基區變厚,載流子的收集變的困難,很難進行電流的放大。
2.使用Guard ring,襯底電位接出的部分采用環形繞線: 降低VDD和Vss的導通電阻,也即降低Rwell和Rsub的阻值,防止BJT的基極和集電極電位相等,破壞BJT導通的條件。
3.Substrate contact和well contact應盡量靠近source: 縮短了Rwell和Rsub的電阻的長度,減小了其電阻值。
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