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cmos保護(hù)電路中有什么特征以及它的優(yōu)勢(shì)是在哪個(gè)方面

信息來(lái)源:本站 日期:2017-09-07 

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CMOS的維護(hù)電路

輸入維護(hù)電路

當(dāng)器件加有過(guò)大的電壓或電流時(shí),器件會(huì)遭到損傷而導(dǎo)致性能劣化,嚴(yán)重時(shí)會(huì)被擊穿。這時(shí)芯片上的布線或器件的分離局部將會(huì)被毀壞,或者與上下/左右相鄰的布線或器件短路,以至于信號(hào)線開(kāi)路或短路。

CMOS器件的輸入連接在n溝晶體管或者p溝晶體管的柵極上。圖10. 29示出MOS晶體管的剖面,柵區(qū)有一層十分薄的絕緣氧化膜(Si02)。Si02膜具有109V/m(103 V/μm)的絕緣強(qiáng)度。不過(guò)由于CMOS器件的柵氧化膜厚度在0.1μm以下,十分薄,一切幾十伏至幾百伏的電壓就會(huì)惹起絕緣擊穿。

人身體產(chǎn)生的靜電會(huì)高達(dá)幾千伏至幾萬(wàn)伏,冬天用手觸摸CMOS器件時(shí),很容易損壞器件。為了免受靜電對(duì)柵氧化膜形成損傷,在CMOS器件的輸入局部都配置有維護(hù)電路。

圖10. 30示出典型的輸入維護(hù)電路。在原來(lái)的等效電路中的輸入信號(hào)線上附加二極管,起到維護(hù)電路的作用。當(dāng)輸入端由于靜電等緣由加有過(guò)大的電壓/電流時(shí),它能夠使正電荷沿電源線,負(fù)電荷沿GND線逃逸。

mos管

圖10. 30(a)的維護(hù)電路設(shè)置有擴(kuò)散電阻,關(guān)于二極管短時(shí)間內(nèi)吸收不了的能量,它起到延遲電路的作用,延緩這些能量向柵極傳送。它的弊端是在高速CMOSIC中會(huì)招致信號(hào)傳輸時(shí)間的滯后。

圖10. 30(b)的維護(hù)電路運(yùn)用了等效構(gòu)成二極管的MOS晶體管。用這個(gè)電路,能夠使MOS晶體管ON時(shí)電荷經(jīng)過(guò)溝道逃逸。依照普通的二極管方式,作為維護(hù)電路有良好的響應(yīng)性,不過(guò)從芯片面積以及幅員設(shè)計(jì)角度看,有不利影響。

輸出的維護(hù)


圖10. 31示比CMOS IC的輸出局部。輸出n溝晶體管/p溝晶體管的漏極相互銜接構(gòu)成輸出端。在漏極局部各自構(gòu)成寄生的pn二極管/np二極管。由于這些二極管,能夠維護(hù)輸出局部的過(guò)大電壓。另外,在某些情況下也能使輸出晶體管內(nèi)身瞬態(tài)ON,免受異常電荷的損害。
mos管

電源/GND浮動(dòng)時(shí)的維護(hù)

當(dāng)CMOS器件沒(méi)有裝置在印制電路板上,而是處于單個(gè)焊接狀態(tài)時(shí),假如呈現(xiàn)異常的外加電壓,該如何處置呢?VDD或GND會(huì)有浮動(dòng)的狀況,怎樣維護(hù)呢?圖10.32示出CMOS器件的最小電路構(gòu)造反相器電路以及輸入維護(hù)電路的例子。
mos管

CMOS IC由于插入輸入維護(hù)電路,一切的端子都用二極管與電源VDD或者GND銜接。當(dāng)輸入端與VDD GND之間有異常電壓時(shí),如圖10. 33所示,必然形成正向或者反向流入二極管的電流通道,維護(hù)內(nèi)部電路。這就是說(shuō),假如二極管的反向耐壓比MOS晶體管的柵氧化膜的絕緣擊穿電壓低,那么關(guān)于裝置前的異常電壓就具有維護(hù)電路的作用。
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