闩锁效应latch up

Latch up：即闩锁效应，又称自锁效应、闸流效应，它是由寄生晶体管引起的，属于CMOS电路的缺点。

通常在电路设计和工艺制作中加以防止和限制。

该效应会在低电压下导致大电流，这不仅能造成电路功能的混乱，而且还会使电源和地线间短路，引起芯片的永久性损坏。

防止：在集成电路工艺中采用足够多的衬底接触。

Latch up 的定义Latch up 最易产生在易受外部干扰的I/O电路处, 也偶尔发生在内部电路Latch up 是指cmos晶片中, 在电源power VDD和地线GND(VSS)之间由于寄生的PNP和NPN双极性BJT相互影响而产生的一低阻抗通路, 它的存在会使VDD和GND之间产生大电流随着IC制造工艺的发展, 封装密度和集成度越来越高,产生Latch up的可能性会越来越大Latch up 产生的过度电流量可能会使芯片产生永久性的破坏, Latch up 的防范是IC Layout 的最重要措施之一Latch up 的原理图分析Latch up 的原理分析Q1为一垂直式PNP BJT, 基极(base)是nwell, 基极到集电极(collector)的增益可达数百倍；Q2是一侧面式的NPN BJT，基极为P substrate，到集电极的增益可达数十倍；Rwell是nwell的寄生电阻；Rsub是substrate电阻。

以上四元件构成可控硅（SCR）电路，当无外界干扰未引起触发时，两个BJT处于截止状态，集电极电流是C-B的反向漏电流构成，电流增益非常小，此时Latch up不会产生。

当其中一个BJT的集电极电流受外部干扰突然增加到一定值时，会反馈至另一个BJT，从而使两个BJT因触发而导通，VDD至GND（VSS）间形成低抗通路，Latch up由此而产生。

CMOS电路中的寄生双极型晶体管部分出现闩锁，必须满足以下几个条件：(1) 电路要能进行开关转换,其相关的PNPN结构的回路增益必须大于1即βnpn*βpnp >1，在最近的研究中,把闩锁产生的条件用寄生双极晶体管的有效注入效率和小信号电流增益来表达。

什么是闩锁效应？单片机开发2009-11-29 00:03:09 阅读220 评论0 字号：大中小闩锁效应是CMOS工艺所特有的寄生效应，严重会导致电路的失效，甚至烧毁芯片。

闩锁效应是由NMOS的有源区、P衬底、N阱、PMOS的有源区构成的n-p-n-p结构产生的，当其中一个三极管正偏时，就会构成正反馈形成闩锁。

避免闩锁的方法就是要减小衬底和N 阱的寄生电阻，使寄生的三极管不会处于正偏状态。

静电是一种看不见的破坏力，会对电子元器件产生影响。

ESD 和相关的电压瞬变都会引起闩锁效应（latch-up）是半导体器件失效的主要原因之一。

如果有一个强电场施加在器件结构中的氧化物薄膜上，则该氧化物薄膜就会因介质击穿而损坏。

很细的金属化迹线会由于大电流而损坏，并会由于浪涌电流造成的过热而形成开路。

这就是所谓的“闩锁效应”。

在闩锁情况下，器件在电源与地之间形成短路，造成大电流、EOS（电过载）和器件损坏。

MOS工艺含有许多内在的双极型晶体管。

在CMOS工艺下，阱与衬底结合会导致寄生的n-p-n-p结构。

这些结构会导致VDD和VSS线的短路，从而通常会破坏芯片，或者引起系统错误。

例如，在n阱结构中，n-p-n-p结构是由NMOS的源，p衬底，n阱和PMOS的源构成的。

当两个双极型晶体管之一前向偏置时（例如由于流经阱或衬底的电流引起），会引起另一个晶体管的基极电流增加。

这个正反馈将不断地引起电流增加，直到电路出故障，或者烧掉。

可以通过提供大量的阱和衬底接触来避免闩锁效应。

闩锁效应在早期的CMOS工艺中很重要。

不过，现在已经不再是个问题了。

在近些年，工艺的改进和设计的优化已经消除了闩锁的危险。

Latch up 的定义? Latch up 最易产生在易受外部干扰的I/O电路处, 也偶尔发生在内部电路? Latch up 是指cmos晶片中, 在电源power VDD和地线GND(VSS)之间由于寄生的PNP和NPN双极性BJT相互影响而产生的一低阻抗通路, 它的存在会使VDD和GND之间产生大电流? 随着IC制造工艺的发展, 封装密度和集成度越来越高,产生Latch up的可能性会越来越大? Latch up 产生的过度电流量可能会使芯片产生永久性的破坏, Latch up 的防范是IC Layout 的最重要措施之一Latch up 的原理分析Q1为一垂直式PNP BJT, 基极(base)是nwell, 基极到集电极(collector)的增益可达数百倍；Q2是一侧面式的NPN BJT，基极为P substrate，到集电极的增益可达数十倍；Rwell 是nwell的寄生电阻；Rsub是substrate电阻。

CMOS集成电路闩锁效应形成机理和对抗措施CMOS集成电路闩锁效应（Latch-up）是在一些特定条件下，CMOS集成电路中出现的一种运行异常现象。

它会导致电路无法正常工作，甚至损坏芯片。

对于CMOS集成电路设计和制造而言，了解闩锁效应的形成机理以及对抗措施是非常重要的。

闩锁效应的形成机理主要涉及PNPN结构的象限配置，以及局部正反馈的产生。

CMOS集成电路中的PNPN结构由n型管和p型管组成，分别对应一个npn三极管和一个pnp三极管。

当其中一种条件下，比如供电电压的波动或外部干扰信号，使得pn结上的电流增大，就会激发起正反馈作用，导致三极管一直打开或闭合，形成闩锁效应。

为了对抗闩锁效应，有以下几种常见的对策：1. 提高结深度和扩散方案：通过增加pn结的深度，增加p区和n区之间的区域，减小PNPN结构的面积和容易触发的几率。

此外，改善扩散工艺，使得掺杂浓度更加均匀，有助于减小闩锁效应的发生。

2.加强电源线对地的维护：电源线是造成闩锁效应的一个重要因素。

在设计中，可以合理布局电源线，并采用多个电源接线点，增加供电的稳定性。

此外，还可以增加电容和电感器等器件，来稳定电源线上的电压。

3.降低闩锁敏感结的肖特基二极管串联电阻：闩锁效应主要定位于肖特基二极管的连接区域。

通过加大二极管连接区域的面积，可以使得串接电阻增大，从而降低闩锁效应的发生。

4.引入集成电阻：在PNPN结周围引入集成电阻，可以通过分散电流和电压，避免PNPN结同时触发。

5.添加防护电路：在CMOS集成电路中，可以添加专门的防护电路来对抗闩锁效应。

例如，引入大功率电阻，用于消除过电压激发；引入自动重置电路，用于自动恢复正常工作。

总结来说，闩锁效应是CMOS集成电路中一种可能出现的异常现象，会导致电路无法正常工作。

为了抵御闩锁效应，可以通过加强结深度和扩散方案、提高电源线对地的维护、降低闩锁敏感结的肖特基二极管串联电阻、引入集成电阻和添加防护电路等措施来降低其发生的概率。

闩锁效应（latch up）闩锁效应（latch up）是CMOS必须注意的现象，latch我认为解释为回路更合适，大家以后看到latch up就联想到在NMOS与PMOS里面的回路，其实你就懂了一半了.为什么它这么重要因为它会导致整个芯片的失效，所以latch up是QUAL测试的一种，并且与ESD（静电防护）紧密相关。

第一部分latch up的原理我用一句最简单的话来概括，大家只要记住这句话就行了：latch－up是PNPN的连接，本质是两个寄生双载子transisitor的连接，每一个transistor的基极（base）与集极（collector）相连，也可以反过来说，每一个transistor的集极（collector）与另一个transistor的基极（base）相连，形成positive feedback loop（正回馈回路）,下面我分别解释。

我们先复习什么是npn，如图1，在n端加正偏压，np之间的势垒就会降低，n端电子为主要载流子，于是电子就很开心地跑到p,其中有一部分电子跑得太开心了，中间的p又不够厚，于是就到pn的交界处，这时右边的n端是逆偏压，于是就很容易就过去了。

所以，左边的n为射极（emmiter，发射电子），中间P为基极（base），右边n为集极(collector,收集电子嘛）理解了npn，那么pnp就好办，如图2。

图2清楚的表示了latch up的回路。

左边是npn，右边是pnp图3是电路示意图。

大家可以看出，P－sub既是npn的基极，又是pnp的集极；n－well既是既是pnp的基极，又是npn的集极，所以说，每一个transistor的集极（collector）与另一个transistor的基极（base）相连。

那么电流怎么走呢比如在P＋加5V-->电洞被从P＋推到N well-->越过n well再到p sub-->这个时候，大家注意，电洞有两条路可走，一是跑到NMOS的N＋，二是跑到旁边的Nwell，nwell比n＋深，当然更好去，所以电洞又回去了。

温度变化对闩锁效应的影响一介绍1.1 闩锁效应CMOS集成电路具有功耗低、噪声容限大的优点，在给定的封装内可容纳更多的电路，目前CMOS集成电路已经成为数字电路、模拟电路以及同一芯片上构成数字、模拟组合电路的首选技术。

在当今CMOS成为VLSL关键工艺的同时，CMOS 结构中的闩锁效应，则成为至关重要的问题。

随着器件尺寸的不断缩小，这个问题更加突出。

闩锁效应(Latch-up)又称闭锁、自锁、闸流效应，这种效应是CMOS 电路中固有的。

是指由于电路的输入端或输出端输入外来的噪声电压，而导致CMOS电路结构中存在着固有的寄生双极型NPN和PNP晶体管形成晶闸管导通，所引起的从电源到地之间流过大电流的现象。

这种骤然增大的电流会将电路烧毁。

因此研究CMOS电路结构中的闩锁效应及其防止措施对于CMOS集成电路的可靠性有着十分重要的作用。

1.2闩锁效应机理如图1所示，CMOS发生闩锁效应时，其中的NMOS的有源区、P衬底、N阱、PMOS的有源区构成一个n-p-n-p的结构，即寄生晶体管，本质是寄生的两个双极晶体管的连接。

P衬是NPN的基极，也是PNP的集电极，也就是NPN的基极和PNP的集电极是连着的；N阱既是PNP的基极，也是NPN的集电极。

再因为P衬底和N阱带有一定的电阻，分别用R1和R2来表示。

当N阱或者衬底上的电流足够大，使得R1或R2上的压降为0.7V，就会是Q1或者Q2开启。

例如Q1开启，它会提供足够大的电流给R2，使得R2上的压降也达到0.7V，这样R2也会开启，同时，又反馈电流提供给Q1，形成恶性循环，最后导致大部分的电流从VDD直接通过寄生晶体管到GND，而不是通过MOSFET的沟道，这样栅压就不能控制电流。

图1 CMOS闩锁效应示意图及其等效电路1.3 闩锁效应产生的条件和触发方式产生条件：（1）电路存在正反馈，其相关的PNPN结构的回路增益必须大于1；（2）必须存在一种偏置条件，使两只双极型晶体管导通的时间足够长；（3）维持闩锁要求的电路提供作够大的电流；触发方式：（1）输入或输出节点的上冲或下冲的触发，使第一个双极型晶体管导通，然后再使第二个双极型晶体管导通。

“闩锁效应”与“热插拔”闩锁（Latch-up）闩锁就是指CMOS器件所固有的寄生可控硅（SCR）被触发导通，在电源与地之间形成低阻抗大电流通路的现象。

这种寄生SCR结构存在于CMOS器件内的各个部分，包括输入端、输出端、内部反相器等。

当在电源端、输入端或输出端有较强的浪涌冲击时，就可能触发这些可控硅，产生闩锁。

当闩锁电流达到一定强度持续一段时间，就可能造成器件的永久性损坏。

闩锁产生机理图1表示一个简单的P阱CMOS结构，很显然，这种结构存在寄生的NPN和PNP晶体管，寄生NPN晶体管是纵向结构，其发射区是n+扩散区，基区是p阱，集电区是n型衬底。

寄生PNP晶体管是横向结构，其发射区是p+扩散区，基区是n型衬底，集电区是p阱。

图2是寄生双极晶体管构成的等效电路，n型衬底和p阱本身存在体电阻，分别以R1和R2表示。

R1跨接在VDD与PNP管的基极之间，R2则跨接在NPN管的基极与VSS之间。

在正常工作状态下，这种寄生的PNPN四层结构处于截止状态，不会产生异常电流。

但是在某种外部条件的触发下，例如图2中的D1端的正尖峰电压高于VDD或者D2端的负尖峰电压低于VSS，这种PNPN四层正反馈结构就可能产生类似于可控硅的触发导通。

此时，即使外部触发条件消失，导通电流仍然会维持，这种现象就是所谓有闩锁效应，也称为寄生可控硅效应。

由图可知，减小R1与R2可以提高CMOS电路的抗闩锁能力。

因此在很多CMOS工艺中在P阱四周加上接VSS的p+扩散保护环，在PMOS管的四周加上接VDD的n+扩散保护环，如图1所示，并且在保护环上尽可能多开些金属引线孔，用金属互连线将保护环短接，以减小R1与R2，这样即可有效地防止闩锁效应。

图1：P阱CMOS结构图2：P阱CMOS PNPN四层结构等效电路闩锁（Latch-up）的触发条件触发条件为CMOS电路的输入输出脚或电源地脚上出现一定的电流VLU或电压VLU。

很多CMOS器件的Datasheet里都标明允许施加在输入端的电压在VDD+0.3V与VSS-0.3V之间，超过这个值就可能会引发闩锁。

闩锁效应的概念
闩锁效应（Latch-up）是CMOS集成电路中的一种寄生效应，它可能导致电路失效甚至烧毁芯片。

闩锁效应的基本原理是在CMOS电路中，由于NMOS的有源区、P衬底、N阱、PMOS的有源区构成的n-p-n-p结构，当其中一个三极管正偏时，就会构成正反馈，形成闩锁。

这种反馈会导致电流在两个管子构成的回路中不停地被放大，从而引起芯片的闩锁效应。

为了有效抑制闩锁效应，可以采取以下几种方法：
1. 降低电源电压：减少电源电压可以降低触发闩锁效应的可能性。

2. 增加衬底和源极的接触面积：这有助于降低电阻，从而减少闩锁效应的风险。

3. 使用外延层：在硅片上生长一层低掺杂的外延层，可以有效隔离衬底和N阱，防止闩锁效应的发生。

4. 优化版图设计：合理布局NMOS和PMOS晶体管，以减少它们之间的相互作用。

5. 使用保护环：在晶体管周围设置保护环，可以吸收多余的电荷，防止闩锁效应的发生。

了解闩锁效应的原理和抑制方法对于集成电路的设计和制造至关重要，以确保电路的稳定性和可靠性。

latch up闩锁效应原理及形成的原因
Latch-up闩锁效应是指在CMOS电路中，由于寄生的PNP和NPN双极性晶体管相互影响而形成的一种现象。

具体如下：
1. 低阻抗通路：当两个BJT（双极性晶体管）导通时，会在电源VDD和地线GND之间产生一个低阻抗通路。

2. 大电流流过：这个低阻抗通路会导致VDD和GND之间流过很大的电流，这可能会损坏电路或导致电路功能异常。

3. 触发条件：Latch-up的发生通常需要满足一定条件，比如电流、电压超过一定的阈值，或者是由于外部因素如静电放电（ESD）引起的电压瞬变。

4. 介质击穿：如果有一个强电场施加在器件结构中的氧化物薄膜上，可能会导致介质击穿，从而触发闩锁效应。

5. 金属化迹线损坏：在大电流的影响下，很细的金属化迹线可能会损坏，进一步加剧闩锁效应的后果。

Latch-up闩锁效应是CMOS电路中一个重要的可靠性问题，它的发生可能会导致电路的永久性损坏。

因此，在设计和制造CMOS 电路时，工程师会采取多种措施来防止闩锁效应的发生，例如通过改进芯片布局设计、增加保护结构、使用更高质量的材料等方式来降低其发生的风险。

闩锁效应闩锁效应是由NMOS的有源区、P衬底、N阱、PMOS的有源区构成的n-p-n-p结构产生的，当其中一个三极管正偏时，就会构成正反馈形成闩锁。

闩锁效应是CMOS工艺所特有的寄生效应，严重会导致电路的失效，甚至烧毁芯片。

闩锁效应是由NMOS的有源区、P衬底、N阱、PMOS的有源区构成的n-p-n-p结构产生的，当其中一个三极管正偏时，就会构成正反馈形成闩锁。

避免闩锁的方法就是要减小衬底和N阱的寄生电阻，使寄生的三极管不会处于正偏状态。

静电是一种看不见的坏力，会对电子元器件产生影响。

ESD 和相关的电压瞬变都会引起闩锁效应（latch-up）是半导体器件失效的主要原因之一。

如果有一个强电场施加在器件结构中的氧化物薄膜上，则该氧化物薄膜就会因介质击穿而损坏。

很细的金属化迹线会由于大电流而损坏，并会由于浪涌电流造成的过热而形成开路。

这就是所谓的“闩锁效应”。

在闩锁情况下，器件在电源与地之间形成短路，造成大电流、EOS（电过载）和器件损坏。

MOS工艺含有许多内在的双极型晶体管。

在CMOS工艺下，阱与衬底结合会导致寄生的n-p-n-p结构。

这些结构会导致VDD和VSS线的短路，从而通常会破坏芯片，或者引起系统错误。

例如，在n阱结构中，n-p-n-p结构是由NMOS的源，p衬底，n阱和PMOS的源构成的。

当两个双极型晶体管之一前向偏置时（例如由于流经阱或衬底的电流引起），会引起另一个晶体管的基极电流增加。

这个正反馈将不断地引起电流增加，直到电路出故障，或者烧掉。

可以通过提供大量的阱和衬底接触来避免闩锁效应。

闩锁效应在早期的CMOS工艺中很重要。

不过，现在已经不再是个问题了。

在近些年，工艺的改进和设计的优化已经消除了闩锁的危险。

原理分析：Q1为一垂直式PNP BJT, 基极(base)是nwell, 基极到集电极(collector)的增益可达数百倍；Q2是一侧面式的NPN BJT ，基极为P substrate ，到集电极的增益可达数十倍；Rwell 是nwell 的寄生电阻；Rsub 是substrate 电阻。

latch up闩锁效应及解决方法Latch-Up 闩锁效应及解决方法什么是闩锁效应（Latch-Up）？闩锁效应是指当一个集成电路中的PNP和NPN晶体管出现可相容电流的同时导通，在正常的工作电压下会产生不可逆的低阻抗路径，导致电路不正常工作甚至损坏。

它被广泛认为是集成电路设计和制造的一个重要问题。

闩锁效应产生的原因闩锁效应通常由于以下因素之一引起：1.外部输入信号的过压或过电流；2.器件自身的极限电流和电压条件下的工作；3.环境温度异常升高。

解决闩锁效应的方法为了解决闩锁效应，以下方法是值得注意的：1.低电阻路径抑制：设计电路时，应尽量避免放置电流放大器以及驱动高电流负载的模块，以防止形成可能导致闩锁效应的低电阻路径。

2.消除剩余刻蚀物：在集成电路的制造过程中，刻蚀剩余物会使器件以非对称的方式偏离设计。

通过精确的工艺控制和清除刻蚀剩余物，可以降低发生闩锁效应的概率。

3.引入防护电路：在设计集成电路时，可以引入一些防护电路来提高电路的稳定性和可靠性。

例如，添加反向扩散电压抑制器、电压穿孔以及加强电源滤波等电路。

4.增加保护二极管：保护二极管可以用于限制输入/输出端口的电压，在电压超过额定范围时提供额外的保护。

5.优化布局设计：合理的布局布线设计可以降低电路中不同部分之间的干扰和相互作用。

如合理分配功率线和地线，降低电源噪声，减少信号交叉耦合等。

6.选择合适的元器件：选择合适的元器件可以降低闩锁效应的概率。

例如，选择高耐受电压、高抗热稳定性的元器件。

总结闩锁效应是集成电路设计和制造中常见的问题，但可以通过合理的设计和优化解决方案来减少闩锁效应的概率。

在设计过程中，我们应该密切注意闩锁效应的可能性，并采取适当的措施来解决和预防。

以上提到的方法只是一些常见的方法，实际应用中还需要根据具体情况进行综合考虑和优化。

7.特殊工艺设计：一些特殊的工艺设计可以减轻闩锁效应的影响。

例如，在CMOS工艺中使用插入电阻来限制电流，或通过加大衬底接地抑制电流流动。

CMOS集成电路闩锁效应形成机理和对抗措施闩锁效应（latch-up effect）是CMOS集成电路中一种特殊的失效现象，会导致电路不稳定，甚至损坏。

本文将详细介绍闩锁效应的形成机理以及常见的对抗措施。

闩锁效应的形成机理主要涉及PN结的二极管效应和NPN/PNP双极晶体管的耦合效应。

在CMOS集成电路中，NMOS和PMOS晶体管的衬底(substrate)被用作补偿电源，作为N-Well和P-Well的共享基底。

当电源或信号引脚电压突然变化时，如果电源和/或输入信号在特定的电压和时间范围内达到一定临界点，会导致PN结形成二极管，在共享基底上产生电流。

这个电流可以使NPN和/或PNP双极晶体管进入饱和区，形成一对互相放大的PNP-NPN耦合结构。

该耦合结构会导致电流过大，电源过压，从而引起电路失效。

为了对抗闩锁效应，以下是一些常见的对抗措施：1.增加电源和输入信号的抗干扰能力：通过提高电源和输入信号的电压和电流噪声容忍度，减小电源和输入信号突变的可能性。

例如，可以使用滤波器来去除电源和输入信号的高频噪声。

2.增加抵抗和电感：通过在电路中加入适当的电阻和电感元件，可以减小电流过大的可能性，并提高电路的稳定性。

这些元件可以吸收和分散电流脉冲，减少电路失衡的可能性。

3.改善布局设计：通过合理的物理布局设计，将敏感的电源和输入信号线与噪声源相互分离，减少耦合效应的发生。

合理设计信号引脚和电源引脚之间的距离和对地绝缘可以有效地降低耦合效应。

4.加入保护回路：在电路中添加专门的保护回路，监测电源和输入信号的变化，及时产生控制信号进行干预，防止闩锁效应的发生。

例如，可以使用过压保护电路来监测电源电压，当电压过高时，自动切断电源。

5.提高工艺制程：对于CMOS集成电路的制程工艺，通过优化和改进，降低晶体管的漏电流和基底电流，减小闩锁效应的发生概率。

例如，可以控制硅衬底的掺杂浓度，减小串扰效应。

总之，闩锁效应是CMOS集成电路中一种常见的失效现象，会导致电路不稳定和损坏。

Latch Up（闩锁）效应及解决方法1. 什么是Latch Up效应？Latch Up效应是一种电子器件中的不可逆转的故障现象，当器件中的电流和电压超过其设计范围时，会导致器件处于一种持续的高电流状态，无法恢复正常工作。

这种效应通常发生在集成电路（IC）中，特别是CMOS（互补金属氧化物半导体）技术的IC中。

Latch Up效应是由于CMOS结构中的PNPN四层结构产生的。

当PNPN结构中的正向电流和反向电流同时大于一定的阈值时，就会导致PNPN结构中的PNP晶体管和NPN晶体管同时进入饱和状态，形成一个正反馈回路。

这个回路会导致电流无限增大，从而造成器件的失效。

2. Latch Up效应的原因Latch Up效应的主要原因有两个：2.1 器件内部结构CMOS器件中的PNPN结构是Latch Up效应的主要原因之一。

当器件内部的PNP晶体管和NPN晶体管同时进入饱和状态时，就会形成一个正反馈回路，导致电流无限增大。

2.2 外部环境因素外部环境因素也可以引起Latch Up效应。

例如，电压过大、电流过大、辐射、温度过高等都可能导致器件发生Latch Up效应。

3. Latch Up效应的影响Latch Up效应会导致器件失效，严重影响器件的性能和可靠性。

具体影响如下：3.1 功耗增加Latch Up效应会使器件处于高电流状态，导致功耗大大增加。

这不仅会浪费能源，还会导致器件发热严重，影响器件的工作温度范围。

3.2 逻辑错误Latch Up效应会改变器件的逻辑状态，导致器件输出错误的逻辑信号。

这会严重影响系统的正常工作。

3.3 器件损坏持续的高电流会导致器件损坏，甚至烧毁。

这不仅会造成经济损失，还会影响系统的可靠性和稳定性。

4. Latch Up效应的解决方法为了避免Latch Up效应对器件造成的影响，可以采取以下解决方法：4.1 增加阻抗通过增加器件内部的阻抗，可以限制电流的流动，从而减轻Latch Up效应的影响。

Latch up：即闩锁效应，又称自锁效应、闸流效应，它是由寄生晶体管引起的，属于CMOS电路的缺点。

通常在电路设计和工艺制作中加以防止和限制。

该效应会在低电压下导致大电流，这不仅能造成电路功能的混乱，而且还会使电源和地线间短路，引起芯片的永久性损坏。

防止：在集成电路工艺中采用足够多的衬底接触。

Latch up 的定义Latch up 最易产生在易受外部干扰的I/O电路处, 也偶尔发生在内部电路Latch up 是指cmos晶片中, 在电源power VDD和地线GND(VSS)之间由于寄生的PNP和NPN双极性BJT相互影响而产生的一低阻抗通路, 它的存在会使VDD和GND之间产生大电流随着IC制造工艺的发展, 封装密度和集成度越来越高,产生Latch up的可能性会越来越大Latch up 产生的过度电流量可能会使芯片产生永久性的破坏, Latch up 的防范是IC Layout 的最重要措施之一Latch up 的原理图分析Latch up 的原理分析Q1为一垂直式PNP BJT, 基极(base)是nwell, 基极到集电极(collector)的增益可达数百倍；Q2是一侧面式的NPN BJT，基极为P substrate，到集电极的增益可达数十倍；Rwell是nwell的寄生电阻；Rsub是substrate电阻。

以上四元件构成可控硅（SCR）电路，当无外界干扰未引起触发时，两个BJT处于截止状态，集电极电流是C-B的反向漏电流构成，电流增益非常小，此时Latch up不会产生。

当其中一个BJT的集电极电流受外部干扰突然增加到一定值时，会反馈至另一个BJT，从而使两个BJT因触发而导通，VDD至GND（VSS）间形成低抗通路，Latch up由此而产生。

CMOS电路中的寄生双极型晶体管部分出现闩锁，必须满足以下几个条件：(1) 电路要能进行开关转换,其相关的PNPN结构的回路增益必须大于1即βnpn*βpnp >1，在最近的研究中,把闩锁产生的条件用寄生双极晶体管的有效注入效率和小信号电流增益来表达。

latchup的CMOS电路中闩锁，必须满足以下几个条件(1) 电路要能进行开关转换,其相关的PNPN结构的回路增益必须大于1即βnpn*βpnp >1，在最近的研究中,把闩锁产生的条件用寄生双极晶体管的有效注入效率和小信号电流增益来表达。

即(2) 必须存在一种偏置条件，使两只双极型晶体管导通的时间足够长，以使通过阻塞结的电流能达到定义的开关转换电流的水平。

一般来说，双极管的导通都是由流过一个或两个发射极/基极旁路电阻的外部激发电流所引起的。

(3) 偏置电源和有关的电路，必须能够提供至少等于PNPN结构脱离阻塞态所需开关转换电流和必须能提供至少等于使其达到闩锁态的保持电流。

闩锁的触发方式(1) 输入或输出节点的上冲或下冲的触发，使第一个双极型晶体管导通，然后再使第二个双极型晶体管导通。

当流入寄生PNPN结构的总电流达到开关转换电流时，闩锁就发生。

(2) 当流过阱-衬底结的雪崩电流，光电流及位移电流，，同时通过两个旁路电阻RW，RS时，旁路电阻较大的晶体管先导通。

然而要使闩锁发生，第二个双极型晶体管必须导通。

同时通过PNPN结构的总电流必须达到开关转换电流。

(3) 当出现穿通,场穿通时，低阻通路一般发生在电源和地线之间，或者发生在电源和衬底发生器之间。

在源-漏发生雪崩击穿的情况下，低阻通路发生在电源和信号线之间，或者发生在信号线和衬底发生器之间。

这些来源于穿通，场穿通或漏结雪崩的电流，一旦PNPN结构的电流达到用取消被激发晶体管旁路电阻形成的三极管结构计算的开关转换电流时，至少会发生瞬时闩锁，若总电流也能达到四极管结构开关转换电流，即闩锁将维持下去。

闩锁的防止技术体硅CMOS中的闩锁效应起因于寄生NPN和PNP双极晶体管形成的PNPN结构，若能使两只晶体管的小信号电流增益之和小于1，闩锁就可防止。

一是将双极型晶体管的特性破坏掉，即通过改进CMOS制造工艺，用减少载流子运输或注入的方法来达到破坏双极型晶体管作用的目的，例如，掺金，中子辐射形成基区阻碍电场以及形成肖特基源/漏势垒等。

mos管的闩锁效应MOS管（金属氧化物半导体场效应晶体管）的闩锁效应（Latch-upeffect）是指在特定条件下，MOS结构中的PNP型和NPN型二极管耦合组成的双极结构会出现非预期的导通状态，导致器件失去控制并难以关闭。

这种现象会使器件处于一个持续导通的状态，引起大电流通过，可能损坏器件。

闩锁效应通常发生在CMOS 互补金属氧化物半导体）集成电路中。

当一个MOSFET（ 金属氧化物半导体场效应晶体管）的PNP和NPN 二极结构同时导通时，可以形成一个正反馈环路。

这会导致器件失去控制并保持导通状态，直到外部控制手段采取行动来解除该状态。

引起闩锁效应的一些因素包括布局设计不良、器件工艺缺陷、过高的工作电压或电流等。

为了防止闩锁效应的发生，可以采取多种措施，如改进器件的结构设计、合理规划电路布局、加入防护电路等。

此外，在集成电路设计的过程中，也会采用一些技术手段来减轻或避免闩锁效应的影响，以确保器件的可靠性和稳定性。

总的来说，闩锁效应是MOS管中的一种非预期现象，可能导致器件损坏，因此在集成电路设计和制造过程中，需要特别注意并采取适当的措施来预防和解决这种问题。

MOS管（金属氧化物半导体场效应晶体管）的闩锁效应是一种非常重要且可能导致器件损坏的现象。

这种现象通常出现在CMOS（ 互补金属氧化物半导体）集成电路中，特别是在高集成度和高性能要求的电路中更容易出现。

闩锁效应的发生通常涉及MOS结构内部的PNP和NPN二极结构。

在集成电路中，这些结构可能因为特定条件下的正反馈而导致不可逆的导通状态。

这种状态会使器件处于持续导通的状态，产生大电流，并且可能导致器件失效。

闩锁效应发生的原因可以归结为：1.结构耦合：MOS管内部的PNP和NPN二极管的耦合结构，当两者同时导通时，可能导致正反馈环路的形成。

2.电压或电流过高：如果电路设计或外部条件使得器件承受超出其承受范围的电压或电流，可能导致闩锁效应的发生。

芯片闩锁效应芯片闩锁效应，也被称为芯片鲁棒性锁定（chip robustness latch-up），是指在芯片设计和制造过程中出现的一种电气现象。

当芯片中出现电压过大或温度波动时，可能会导致芯片内部产生电流短路，从而引发芯片的失效。

芯片闩锁效应是由于芯片内部的PN结上有一个反向偏压，当这个反向偏压超过一定值时，就会导致PN结中的电流失控，形成一个维持的负电阻区域，即闩锁区域。

在这个区域内，芯片的电流会迅速增加，导致芯片失效。

造成芯片闩锁效应的主要原因有两个：一是电感耦合效应，即芯片中不同节点之间的电流相互感应；二是电源噪声效应，即芯片的供电电源中非理想直流成分引起的振荡。

为了避免芯片闩锁效应的发生，芯片的设计和制造过程中需要进行一系列的措施。

首先，设计人员需要合理规划芯片的结构，避免电流密度过大和电流路径过长的情况。

其次，要合理选择芯片的材料，使其具有良好的电热性能和可靠性。

在制造过程中，需要严格控制芯片的工艺参数，如控制反向偏置电压和电流。

同时还需要进行电压抑制设计，即通过添加保护电路或阻挡电路来限制电源噪声对芯片的影响。

此外，对于一些高可靠性要求的芯片，还需要进行严格的可靠性测试和质量控制。

芯片闩锁效应会严重影响芯片的性能和可靠性。

当闩锁效应发生时，芯片可能会烧毁或损坏，导致系统故障甚至崩溃。

因此，对于一些关键应用领域的芯片，如航空航天、医疗设备和通信设备等，设计和制造过程中需要更加注重处理芯片闩锁效应的问题。

总结而言，芯片闩锁效应是一种常见的电气现象，可能导致芯片失效。

为了避免闩锁效应的发生，需要在芯片的设计和制造过程中采取一系列的措施。

只有通过合理的规划和严格的控制，才能确保芯片的鲁棒性和可靠性。