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芯片LatchUp效应_测试_电流

南宫静远 2024-11-03 08:30:23 0

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上一篇LatchUp测试,我们提到芯片的LatchUp的测试条件以及测试步骤,本文我们先容一下LatchUp是如何产生的,为什么在芯片测试中要加入LatchUp测试。

LatchUp效应是指cmos电路中, 在电源power VDD和地线GND(VSS)之间由于寄生的PNP和NPN双极性BJT相互影响而产生的一种低阻抗通路, 它的存在会使VDD和GND之间产生大电流,并且形成正反馈,VDD和GND之间的大电流不会自动减除,只有芯片断电才会肃清电流,这种征象重则烧毁芯片,因此我们要极力避免LatchUp效应。

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下图是一张范例的IO设计电路图,包括NMOS和PMOS

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(图片来自网络侵删)

范例的IO CMOS IO设计电路寄生示意图

上图可以看出,NMOS的N+和P衬底加上PMOS的N+和N Well,形成一个寄生三极管;PMOS的P+,N Well加上P衬底会形成第二个寄生三极管,等效出来的电路图如下:

芯片IO CMOS电路寄生等效电路图

根据上图的等效图可以看出,外界旗子暗记要想影响该等效电路,有3个地方可以触发,一个是VCC,其余两个便是INPUT和OUTPUT。
这时候,我们回过分来看LatchUp的测试,是否能触发该等效电路,这样就可以判断,LatchUp的测试是否有效。

1,电流的正负电流测试。
当IO开始施加正负电流时,原则上就相称于在Input和Output上强行将对应的三极管打开,以Output为例,给其注入电流,当Output电压升高,就有几率打开OUTPUT对应的三极管,打开之后,RS两端将会产生压降,进而打开Input对应的三极管,Input对应的三极管打开,又进一步触发,Rw两端也有压降,output对应的三极管进一步导通,因此,当output不再注入电流,该等效电路也不会停滞事情,会一贯坚持下去,征象便是VDD对GND存在一个不正常的电流。

2.电压的测试,即给VDD施加一个脉冲,OUTPUT对应的三极管的基极对GND是有寄生电容的,VDD的快速上升,有可能在Rw产生一个短暂的压降,如果该压降打开了OUTPUT对应的三极管,那么对导致RS产生压降,进而导通INPUT对应的等效三极管,这样,RW的压降将会坚持,当VDD电压规复正常,等效电路不会停滞事情,VDD对GND存在电流回路。

上面剖析可以创造,LatchUp的测试项确实可以触发Latch Up效应的产生,这样芯片测试就须要经由LatchUp测试,过了这个测试,表示LatchUp征象发生的可能性最低。

当然,还有其他的外部条件,也会触发LatchUp等效电路,如芯片ESD,这些都会有相应的测试作为担保,本文不多做先容。

那么该如何防止芯片LatchUp呢?

首先,须要在芯片设计中考量,比如利用重掺杂衬底,降落RS,以及Rw,降落三极管的导通的可能性,NMOS和PMOS隔离等等,我这里不做多先容,由于我也只是表面理解。

其余,运用电路中的考量,在VDD上串联电阻,磁珠,减少VDD的脉冲滋扰。

说实话,紧张是要在芯片设计的时候考量这些东西,芯片设计的时候就办理这些隐患,运用层面上的办理手段比较匮乏。

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