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CMOS电路的闩锁效应

发布时间:2015/6/25 21:05:34 访问次数:1238

   闩锁效应是指CMOS电路中寄生的固有可控硅结构被外界因素触发寻通,HCPL-7800A在电源和地之间形成低阻通路现象,一旦电流流通,电源电压不降至临界值以下,导通就无法终止,引起器件的烧毁,构成CMOS电路一个主要的可靠性问题。随着集成度的提高,尺寸缩小,掺杂浓度提高,寄生管的hFE变大,更易引起闩锁效应。

   由于CMOS IC结构形成了PNPN四层寄生可控硅(SCR)结构,也可视作PNP管和NPN管的串联,这种寄生的晶体管的E-B结都并联一个由相应衬底构成的寄生电阻,因此触发闩锁效应的条件为以下方面。

   1)寄生NPN(PNP)三极管的共基极电流增益aN(aP)间有关系,Rw、Rs分别为晶体管E-B结上并联的寄生电阻,r。N、r。,是相应发射极串联电阻。

   2)电源电压必须大于维持电压UH,它所提供的电流必须大于维持电流IH。

   3)触发电流在寄生电阻上的压降大于相应晶体管E-B结上正向压降。

   触发信号可以是外界噪声或电源电压波动;触发端可以是电路的任意端。下面以输出端的噪声触发为例来分析其触发的物理过程,其他端的情况类似。


   闩锁效应是指CMOS电路中寄生的固有可控硅结构被外界因素触发寻通,HCPL-7800A在电源和地之间形成低阻通路现象,一旦电流流通,电源电压不降至临界值以下,导通就无法终止,引起器件的烧毁,构成CMOS电路一个主要的可靠性问题。随着集成度的提高,尺寸缩小,掺杂浓度提高,寄生管的hFE变大,更易引起闩锁效应。

   由于CMOS IC结构形成了PNPN四层寄生可控硅(SCR)结构,也可视作PNP管和NPN管的串联,这种寄生的晶体管的E-B结都并联一个由相应衬底构成的寄生电阻,因此触发闩锁效应的条件为以下方面。

   1)寄生NPN(PNP)三极管的共基极电流增益aN(aP)间有关系,Rw、Rs分别为晶体管E-B结上并联的寄生电阻,r。N、r。,是相应发射极串联电阻。

   2)电源电压必须大于维持电压UH,它所提供的电流必须大于维持电流IH。

   3)触发电流在寄生电阻上的压降大于相应晶体管E-B结上正向压降。

   触发信号可以是外界噪声或电源电压波动;触发端可以是电路的任意端。下面以输出端的噪声触发为例来分析其触发的物理过程,其他端的情况类似。


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6-25CMOS电路的闩锁效应

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