互補式金氧半場效電晶體中鎖住效應之特性分析與模擬

Abstract

本論文探討互補式金氧半場效電晶體中鎖住效應(Latchup )之現象並模擬其特性。從 型電流─電壓特性之觀念著手，本論文建立了鎖住效應的穩態模式及觸發準則。根 據這些準則，當外來電流觸發時，鎖住效應的特性可經由井區及基底電阻，與其他元 件參數等完整的描述出來。吾人發現，井區及基底電阻乃為決定是否會發生鎖住效應 之最重要參數。因此，本文提出一實驗方法，以求得這類電阻之值。所得之結果，與 由傳輸線理論計算的結果相符合。此外，本文亦提出一種方法，可將雙載子電晶體中 的串聯電阻及高電流效應參數(High-Injection Coefficient)一併由實驗加以摘取， 以利鎖住效應之模擬。本方法可將在飽和區工作的雙載子電晶體參數摘取出來。 在IC設計中，除了佈局的變化能改善鎖住效應外，基底與井區偏壓，以及觸發電源之 位置亦能影響鎖住效應的特性。本文針對佈局變化，基底與井區偏壓及觸發電源位置 等因素，對觸發電流之影響做一深入的探討，並發展出一簡單模式以預測觸發電流對 基底或井區偏壓的關係。 於實際電路中，觸發電流通常為暫態性質，故鎖住效應的暫態響應實不可忽視。因此 ，本文對於PNPN結構受脈衝觸發電流的暫態響應加以分析與模擬。從儲存於PNPN結構 中的電荷量，吾人歸納出一套暫態觸發準則。根據此一準則，在觸發鎖住效應時，脈 衝觸發電流的大小與其脈寬間的關係可以很清楚的被描述出來。此一關係已經由實驗 及模擬獲得印證。吾人進而發覺，在抵擋由脈衝電流觸發的鎖住效應方面，效大的正 向通過時間及較大的井區─基底接面電容，能提供較佳的免疫力。