
LU是 Latch Up的簡(jiǎn)寫,即閂鎖效應(yīng),也叫可控硅效應(yīng),表征芯片被觸發(fā)低阻抗通路后、電源VDD到GND之間能承受的最大電流。非車規(guī)芯片的規(guī)格書中通常都不會(huì)提供這個(gè)參數(shù),而車規(guī)芯片的規(guī)格書中通常都會(huì)明確標(biāo)注出來這個(gè)參數(shù)。這也是一個(gè)極為重要卻極容易被電子工程師忽略的參數(shù)。
閂鎖效應(yīng)是CMOS工藝所特有的寄生效應(yīng),是由NMOS的有源區(qū)、P襯底、N阱、PMOS的有源區(qū)構(gòu)成的N-P-N-P結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生的,當(dāng)其中一個(gè)三極管正偏時(shí),就會(huì)構(gòu)成正反饋形成閂鎖。ESD 和相關(guān)的電壓瞬變都可能會(huì)引起閂鎖效應(yīng),是半導(dǎo)體器件失效的主要原因之一。一旦觸發(fā)閂鎖效應(yīng),即會(huì)產(chǎn)生一個(gè)低阻抗通路,如圖1,當(dāng)Q1或者Q2被異常觸發(fā)導(dǎo)通后,會(huì)使芯片的VDD和GND之間產(chǎn)生大電流,如果芯片的VDD端流入的電流超過芯片Latch up能承受的電流極限,就可能會(huì)燒毀芯片。
圖1 CMOS寄生BJT示意圖及等效電路(注:圖片來源于網(wǎng)絡(luò))
芯片被觸發(fā)進(jìn)入Latch up狀態(tài)后,只有重新上電才能脫離這個(gè)鎖定狀態(tài)。
芯片研發(fā)工程師在設(shè)計(jì)層面會(huì)采用多種手段來防御閂鎖的產(chǎn)生,但是難以根除。在應(yīng)用層面,電子工程師就需要在應(yīng)用電路層面做適當(dāng)?shù)姆烙胧?br>1)在輸入端和輸出端加鉗位電路,使輸入和輸出不超過規(guī)定電壓。
2)芯片的電源輸入端加去耦電路,防止VDD端出現(xiàn)瞬間的高壓。
3)在VDD供電腳加限流電阻,保證觸發(fā)Latch up后的通路極限電流小于芯片承受的能力,保護(hù)芯片不被損壞。
4)當(dāng)系統(tǒng)由幾個(gè)電源分別供電時(shí),開關(guān)要按下列順序:開啟時(shí),先開啟CMOS芯片的電源,再開啟輸入信號(hào)和負(fù)載的電源;關(guān)閉時(shí),先關(guān)閉輸入信號(hào)和負(fù)載的電源,再關(guān)閉CMOS芯片的電源。