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半导体芯片内部的闩锁效应,英文全称:Latch‑up,它是CMOS芯片内部一种灾难性的寄生效应。它就像一个隐藏在芯片中的“幽灵开关”,一旦被触发,就可能在电源(VDD)和地(GND)之间形成一个持续的低阻短路通道,产生巨大电流,最终导致芯片发热、功能紊乱甚至永久性烧毁。而闩锁效应(Latch-up)的根 ​

半导体芯片内部的闩锁效应,英文全称:Latch‑up,它是CMOS芯片内部一种灾难性的寄生效应。它就像一个隐藏在芯片中的“幽灵开关”,一旦被触发,就可能在电源(VDD)和地(GND)之间形成一个持续的低阻短路通道,产生巨大电流,最终导致芯片发热、功能紊乱甚至永久性烧毁。而闩锁效应(Latch-up)的根源在于CMOS工艺的固有结构。一个CMOS反相器由PMOS和NMOS组成,在物理上会形成P型区、N型区、N阱(N-well)和P衬底(P-substrate)的组合。这不可避免地形成了两个寄生双极型晶体管(BJT),即:寄生PNP管和寄生NPN管,这两个寄生BJT相互连接,构成了一个PNPN结构,这本质上就是一个寄生可控硅(SCR) 。另外,正常情况下,寄生BJT是截止的。当遇到静电放电(ESD) 、引脚电压过冲/下冲、电源上电顺序错误或瞬时大电流等外部干扰时,其中一个BJT可能被误触发导通。这会立即形成一个正反馈环路,一旦触发,即使外部干扰消失,这个低阻通路也会持续存在,直到切断电源。总而言之,闩锁效应(Latch-up)是深植于CMOS芯片结构中的一个“设计幽灵”,需要在芯片设计和系统应用两个层面都加以重视和防范才可以保证半导体芯片的可靠性。