闩锁效应,latch up,是个非常重要的问题。现在的芯片设计都不可避免的要考虑它。我今天就简单地梳理一下LUP的一些问题。
啥是所谓的latch up呢?一句话总结起来很简单:CMOS中形成了两个BJT,基极和集电极接在了一起,形成正反馈回路,电流大到一定程度可能会使芯片失效甚至烧坏芯片。这两个BJT其实就是一个npnp的结构,pmos的源/漏、n阱、nmos的p衬底构成一个pnp的BJT,而pmos的n阱、nmos的p衬底、nmos的源漏构成一个npn的BJT。这两个BJT共用了nmos的p substrate、pmos的n well,其等效电路图相当于这两个BJT的base和collector接在一起了。我在网上随便找了个图大家可以参考,图中的各种电阻啥的可以忽略,就看三极管怎么连的就行。
重点来了,假设现在有一个扰动,使得pmos的n well电势小于Vdd,其电势差大于PNP的开启电压,发射极正偏,PNP就工作在放大状态了,集电极出来的放大的电流将是基极电流的一个倍数,而这个电流也相当于NPN基极电流,此时NPN也会在放大区,NPN放大出来的电流又是PNP的基极电流。这就形成了一个正反馈的回路,你放大我,我放大你,只要这两个放大系数之积大于1&#