閂鎖效應(yīng)是什么？鎖存效應(yīng)是CMOS工藝中的寄生效應(yīng)，它會導(dǎo)致電路故障甚至芯片燒毀。鎖存效應(yīng)是由NMOS有源區(qū)、p襯底、n阱和PMOS有源區(qū)組成的n-p-n-p結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的。當(dāng)其中一個晶體管正偏壓時，它將

閂鎖效應(yīng)是什么？

鎖存效應(yīng)是CMOS工藝中的寄生效應(yīng)，它會導(dǎo)致電路故障甚至芯片燒毀。鎖存效應(yīng)是由NMOS有源區(qū)、p襯底、n阱和PMOS有源區(qū)組成的n-p-n-p結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的。當(dāng)其中一個晶體管正偏壓時，它將形成正反饋以形成鎖存。避免鎖存的方法是降低襯底和n阱的寄生電阻，使寄生晶體管不處于正偏壓狀態(tài)。靜電是一種無形的破壞力，它會影響電子元件。ESD和相關(guān)的電壓瞬變會引起閉鎖，閉鎖是半導(dǎo)體器件失效的主要原因之一。如果對器件結(jié)構(gòu)中的氧化膜施加強(qiáng)電場，氧化膜會因介質(zhì)擊穿而損壞。很薄的金屬化痕跡會因高電流而損壞，并且會因浪涌電流引起的過熱而形成開路。這就是所謂的“閉鎖效應(yīng)”。在閉鎖的情況下，設(shè)備在電源和接地之間形成短路，導(dǎo)致大電流、EOS（電過載）和設(shè)備損壞。MOS工藝包含許多本征雙極晶體管。在CMOS工藝中，阱與襯底的結(jié)合導(dǎo)致了寄生n-p-n-p結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)會導(dǎo)致Vdd和VSS線路短路，這通常會損壞芯片或引起系統(tǒng)錯誤。

例如，在n阱結(jié)構(gòu)中，n-p-n-p結(jié)構(gòu)由NMOS源、p襯底、n阱和PMOS源組成。當(dāng)兩個雙極晶體管中的一個正向偏置時（例如，由于流過阱或襯底的電流），另一個晶體管的基極電流增加。這種正反饋將持續(xù)導(dǎo)致電流增加，直到電路故障或燒毀。

通過提供大量的井和基板接觸，可以避免閂鎖效應(yīng)。鎖存效應(yīng)在早期CMOS工藝中非常重要。但這已經(jīng)不是問題了。近年來，工藝改進(jìn)和設(shè)計(jì)優(yōu)化已經(jīng)消除了閉鎖的風(fēng)險。閉鎖是指電源引腳與接地之間的低阻抗路徑。這種情況將由觸發(fā)事件（電流注入或過電壓）引起，但一旦觸發(fā)，即使觸發(fā)條件不再存在，低阻抗路徑仍然存在。此低阻抗路徑可能會由于過大的電流水平而導(dǎo)致系統(tǒng)湍流或?yàn)?zāi)難性損壞。在設(shè)計(jì)電路應(yīng)用時，必須確保施加在器件上的電壓和電流水平滿足絕對最大額定值要求。

在電路設(shè)計(jì)中，可以考慮以下建議以防止閉鎖。

1. 如果由于上電順序而發(fā)生鎖存，則二極管可與VDD串聯(lián)。

如果設(shè)備的數(shù)字輸入或輸出在任何時候超過VDD，可以在VDD中串聯(lián)一個二極管（1N914，如下圖所示），以防止SCR觸發(fā)和隨后的鎖存。這是因?yàn)槎O管可以防止寄生橫向PNP晶體管的基極電流流出VDD引腳，從而防止SCR觸發(fā)。

2. 在數(shù)字地中加入肖特基二極管可以防止電壓不足。

如果設(shè)備的數(shù)字輸入和輸出在任何時候都低于DGND，從這些輸入或輸出連接到DGND的肖特基二極管將有效地鉗制-0.3V和-0.4V之間的負(fù)偏移。這將防止寄生NPN晶體管的發(fā)射極和基極結(jié)導(dǎo)通，還可以防止SCR觸發(fā)。

3. 在DGND和agnd（模擬地）之間連接肖特基二極管。

如果DGND電位偶爾超過agnd 0.3V或更高，可將肖特基二極管放置在設(shè)備的兩個引腳之間，以防止相關(guān)寄生NPN晶體管導(dǎo)通。這提供了額外的閂鎖保護(hù)。此外，上述反向并聯(lián)的附加二極管可以將DGND限制在另一個方向上的agnd，這大大降低了數(shù)字噪聲注入器件的可能性。