Лекция
Привет, Вы узнаете о том , что такое эффект защелкивания, Разберем основные их виды и особенности использования. Еще будет много подробных примеров и описаний. Для того чтобы лучше понимать что такое эффект защелкивания , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Электротехника, Схемотехника, Аналоговые устройства.
эффект защелкивания (Latch-up) представляет собой тип короткого замыкания , который может иметь место в интегральной схеме (ИС). В частности, это непреднамеренное создание пути с низким импедансом между шинами питания схемы MOSFET , запускающая паразитную структуру, которая нарушает правильное функционирование детали, возможно, даже приводя к ее разрушению из-за перегрузки по току. Цикл питания требуется , чтобы исправить эту ситуацию.
Защелкивание одиночного события - это защелкивание, вызванная срывом одиночного события , обычно тяжелыми ионами или протонами космических лучей или солнечных вспышек.
Паразитная структура обычно эквивалентна тиристору (или SCR ), структуре PNPN, которая действует как PNP и NPN- транзистор, расположенные рядом друг с другом. Во время защелкивания, когда один из транзисторов проводит, другой тоже начинает проводить. Они оба поддерживают друг друга в состоянии насыщения до тех пор, пока структура смещена в прямом направлении и через нее протекает некоторый ток, что обычно означает до отключения питания. Паразитная структура SCR формируется как часть пары тотемно-полюсных PMOS и NMOS транзисторов на выходных драйверах затворов.
Защелкивание не должно происходить между шинами питания - это может произойти в любом месте, где существует требуемая паразитная структура. Распространенной причиной защелкивания является скачок положительного или отрицательного напряжения на входном или выходном выводе цифровой микросхемы, который превышает напряжение шины более чем на диодное падение. Другой причиной является напряжение питания превышения абсолютного рейтинга максимальной, часто от преходящей шипа в источнике питания. Это приводит к выходу из строя внутреннего стыка.. Это часто случается в цепях, в которых используется несколько напряжений питания, которые не возникают в требуемой последовательности при включении питания, что приводит к напряжениям на линиях передачи данных, превышающим входные характеристики частей, которые еще не достигли номинального напряжения питания. Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Задержки также могут быть вызваны электростатическим разрядом .
Высокомощные микроволновые помехи также могут вызывать защелкивание. Другой распространенной причиной защелкивания является ионизирующее излучение, которое делает это серьезной проблемой в электронных продуктах, предназначенных для космических (или очень больших) применений.
Как интегральные схемы CMOS, так и интегральные схемы TTL более восприимчивы к защелкиванию при более высоких температурах.
Интегрированные биполярные переходные транзисторы в КМОП-технологии
Все КМОП-микросхемы имеют пути защелкивания, но есть несколько методов проектирования, которые снижают восприимчивость к защелкивания
В КМОП-технологии существует ряд транзисторов с внутренним биполярным переходом. В процессах CMOS эти транзисторы могут создавать проблемы, когда комбинация n-лунки / p-лунки и подложки приводит к образованию паразитных структур npnp. Срабатывание этих тиристорных устройств приводит к короткому замыканию линий Vdd и GND, что обычно приводит к разрушению микросхемы или сбою системы, который может быть устранен только отключением питания.
Рассмотрим структуру с n лунками на первом рисунке. Структура npnp сформирована источником NMOS, p-подложкой, n-лункой и источником PMOS. Также показан эквивалент схемы. Когда один из двух биполярных транзисторов смещен в прямом направлении (из-за тока, протекающего через колодец или подложку), он питает базу другого транзистора. Эта положительная обратная связь увеличивает ток до тех пор, пока цепь не выйдет из строя или не перегорит.
Компания Hughes Aircraft в 1977 г. изобрела стандартную технологию предотвращения защелкивания КМОП-устройства.
Можно спроектировать микросхемы, устойчивые к защелкиванию, добавив слой изолирующего оксида (называемый канавкой ), который окружает как NMOS-, так и PMOS-транзисторы. Это нарушает структуру паразитного кремниевого выпрямителя (SCR) между этими транзисторами. Такие детали важны в тех случаях, когда нельзя гарантировать правильную последовательность питания и сигналов, например, в устройствах с горячей заменой .
Устройства, изготовленные из слабо легированных эпитаксиальных слоев, выращенных на сильно легированных подложках, также менее подвержены защелкиванию. Сильно легированный слой действует как сток тока, где избыточные неосновные носители могут быстро рекомбинировать. [10]
Большинство устройств кремний-на-изоляторе по своей природе устойчивы к защелкиванию. Защелка - это соединение с низким сопротивлением между баком и рельсами источника питания.
Также, чтобы избежать защелкивания, для каждого транзистора ставится отдельное отводное соединение. Но это увеличит размер устройства, поэтому фабрики оставляют минимальное пространство для установки ответвителя, например, 10 мкм по технологии 130 нм.
Исследование, описанное в статье про эффект защелкивания, подчеркивает ее значимость в современном мире. Надеюсь, что теперь ты понял что такое эффект защелкивания и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Электротехника, Схемотехника, Аналоговые устройства
Из статьи мы узнали кратко, но содержательно про эффект защелкивания
Комментарии
Оставить комментарий
Электротехника, Схемотехника, Аналоговые устройства
Термины: Электротехника, Схемотехника, Аналоговые устройства