¿Cuál es el problema de bloqueo en CMOS?

  1. El enganche se define como la generación de una ruta de baja impedancia en chips CMOS entre la fuente de alimentación (VDD) y la tierra (GND) debido a la interacción de los transistores de unión bipolar (BJT) PNP y NPN parásitos.
  2. Estos BJT forman un rectificador controlado por silicio (SCR) con retroalimentación positiva y virtualmente corto circuito VDD a tierra, causando flujos de corriente excesivos e incluso daños permanentes en el dispositivo.

En el circuito equivalente:

  • Q1: transistor vertical bipolar PNP
  • Q2: transistor bipolar NPN lateral
  • Rwell: la resistencia parasitaria
  • Rsub: resistencia del sustrato

Para saber más sobre el enganche y su funcionamiento, lea: Problema de enganche en CMOS – Diseño VLSI – Buzztech

Latch up es un estado en el que un semiconductor sufre un estado de alta corriente (o ruta de baja impedancia) como resultado de la interacción de pnp y npn bipolar transistores

En CMOS, estos transistores actúan como elementos parásitos. Cuando se produce interacción entre los transistores pnp y npn, una retroalimentación regenerativa entre los dos transistores conduce a la inestabilidad eléctrica .

Este problema se considera porque inicia el desbocamiento térmico y, posteriormente, conduce a la destrucción del semiconductor.

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Latch es la generación de una ruta de baja impedancia en chips CMOS entre la fuente de alimentación y los rieles de tierra debido a la interacción de los transistores bipolares pnp y npn parásitos. Estos BJT para un rectificador controlado por silicio con retroalimentación positiva y prácticamente cortocircuitan la alimentación y el riel de tierra.

Debido a la interacción de los transistores pnp y npn parásitos en el chip cmos, se genera una ruta de baja impedancia entre la fuente de alimentación y el riel de tierra, que se conoce como Latch up in cmos.

Generalmente la estructura formada por SCR (PNPN) causa este tipo de problemas. Estos forman un circuito de retroalimentación positiva y cortocircuitan la fuente de alimentación y la tierra. Debido a esto, una corriente muy grande comienza a fluir y puede dañar el dispositivo.

Para evitar el problema de cierre, los dispositivos NMOS y PMOS están rodeados por una capa de óxido. Que proporcionan una alta resistencia y limitan el gran flujo de corriente.

Simplemente definido, Latch-Up es una falla funcional del chip asociada con una corriente excesiva que pasa por el chip, causada por un diseño de circuito débil. En algunos casos, Latch-Up puede ser una condición temporal que puede resolverse mediante un ciclo de energía, pero desafortunadamente también puede causar una falla fatal del chip.

CMOS Latch-Up

El siguiente diagrama es un dibujo de un circuito CMOS típico. Observe los dos transistores, NPN y PNP, y su conexión a los rieles de suministro VDD y GND. Los dos transistores están protegidos por resistencias, pero si se examinan más de cerca, hay un dispositivo SCR que posiblemente podría activarse.

En una conducción de enclavamiento, la corriente fluye de VDD a GND directamente a través de los dos transistores, causando la condición peligrosa de un cortocircuito. Las resistencias se omiten y, por lo tanto, fluye una corriente excesiva de VDD a tierra.

Prueba de enganche

Hay muchos proveedores que ofrecen servicios de prueba de bloqueo. La prueba es una serie de intentos que activan la estructura SCR dentro del IC de CMOS mientras se monitorea el comportamiento de sobrecorriente en los pines relevantes.

Se recomienda tomar las primeras muestras del lote de ingeniería o ejecución de MPW y enviarlas a un laboratorio de pruebas de Latch-up. El laboratorio aplicará la máxima potencia de suministro posible y luego inyectará corriente a las entradas y salidas del chip mientras mide si se produce un Enclavamiento al monitorear la corriente de suministro.

Espero que esto ayude.