Тиристорный эффект в комплементарных МОП - схемах

Для того, чтобы сформировать в структуре микросхемы МОП - транзистора с каналами n - и p - типа, необходимо создать еще и изолированный «карман» с проводимостью противоположной проводимости подложки. На рис.1.6 показано сечение КМОП - структуры, сформированной в P - подложке. Получившаяся четырехслойная структура содержит три последовательно включенных                         p – n - перехода. Кроме МОП - транзисторов в ней присутствуют два паразитных биполярных транзистора n – p – n- и p – n – p- типов. Совмещенные коллекторные и базовые области биполярных транзисторов образуют тиристор.

Рис. 1.6. Сечение КМОП - структуры

Чтобы в этой структуре был возможен эффект «защелки», необходимо, чтобы произведение коэффициентов усиления по току двух биполярных транзисторов было больше единицы:

                                                     B_p-n-p ´ B_n-p-n ³ 1 /                                    (1.17)

Это условие почти всегда выполняется.

Борьба с тиристорным эффектом ведется путем шунтирования эмиттерных переходов, т. е. истоковых областей МОП - транзисторов. В структуре рис. 1.6 подложка соединена с общей шиной, а «карман» n - типа – с шиной питания. При работе схемы из стоковых областей МОП - транзисторов в подложку и «карман» инжектируются емкостные и гальванические токи. Если сопротивление подложки или «кармана» велико, то эти токи смещают p – n - переход истока (эмиттер) в прямом направлении, возникает инжекция неосновных носителей в «карман» или подложку (базу), и «защелка» срабатывает. «Защелка» действует в схеме как замыкание между шинами питания и заземления. Отказ схемы может быть кратковременным (до выключения питания) или катастрофическим (выгорание контактов). Микросхемы с тиристорным эффектом считаются бракованными. Этот эффект усиливается при повышенной температуре. Поэтому проверку микросхем на наличие «защелки» проводят при максимальной рабочей температуре.