CMOS的维护电路

输入维护电路

当器(qi)件加(jia)有过大的(de)电压或(huo)电流(liu)时(shi)，器(qi)件会遭(zao)到(dao)损(sun)伤而导致性能劣(lie)化(hua)，严(yan)重时(shi)会被(bei)击穿。这时(shi)芯片上(shang)的(de)布(bu)线或(huo)器(qi)件的(de)分离局(ju)部将会被(bei)毁坏，或(huo)者与上(shang)下／左右相(xiang)邻的(de)布(bu)线或(huo)器(qi)件短路(lu)，以(yi)至于信(xin)号线开路(lu)或(huo)短路(lu)。

CMOS器件(jian)的(de)(de)输入(ru)连接在n沟晶(jing)体管(guan)或者p沟晶(jing)体管(guan)的(de)(de)栅(zha)(zha)极上。图10. 29示(shi)出MOS晶(jing)体管(guan)的(de)(de)剖面，栅(zha)(zha)区有(you)一层(ceng)十分(fen)薄的(de)(de)绝缘氧(yang)化膜（Si02）。Si02膜具有(you)109V/m(103 V/μm)的(de)(de)绝缘强度。不(bu)过由于CMOS器件(jian)的(de)(de)栅(zha)(zha)氧(yang)化膜厚度在0.1μm以下，十分(fen)薄，一切几十伏(fu)至几百伏(fu)的(de)(de)电压就会惹起绝缘击穿(chuan)。

人(ren)身(shen)体产生的(de)静(jing)电会高达几千伏至几万伏，冬天(tian)用手触摸CMOS器(qi)(qi)件时，很容易损坏器(qi)(qi)件。为了免受静(jing)电对(dui)栅氧化(hua)膜形(xing)成损伤，在CMOS器(qi)(qi)件的(de)输入局部都配置有维护电路。

图(tu)10. 30示出典型(xing)的输入(ru)维护电路(lu)(lu)。在(zai)原来的等效电路(lu)(lu)中的输入(ru)信号线上附加二极管，起到维护电路(lu)(lu)的作用。当输入(ru)端由于静电等缘由加有过大的电压／电流时(shi)，它能(neng)够使正电荷沿(yan)电源线，负电荷沿(yan)GND线逃逸。

mos管

图10. 30(a)的维护电路设置有扩散电阻，关于二极管短时间内吸收不了的能量，它起到延迟电路的作用，延缓这些能量向栅极传送。它的弊端是在高速CMOSIC中会招致信号传输时间的滞后。

图10. 30(b)的(de)维护电(dian)路运用(yong)(yong)了等(deng)效构成二极(ji)管(guan)(guan)的(de)MOS晶体管(guan)(guan)。用(yong)(yong)这个电(dian)路，能够使MOS晶体管(guan)(guan)ON时(shi)电(dian)荷经过(guo)沟道逃逸。依照普通的(de)二极(ji)管(guan)(guan)方(fang)式，作为维护电(dian)路有良好的(de)响应性，不(bu)过(guo)从芯片(pian)面积以(yi)及幅员设计角(jiao)度看，有不(bu)利影响。

输出的维护

图10. 31示比CMOS IC的输出局部。输出n沟晶体管／p沟晶体管的漏极相互衔接构成输出端。在漏极局部各自构成寄生的pn二极管／np二极管。由于这些二极管，能够维护输出局部的过大电压。另外，在某些情况下也能使输出晶体管内身瞬态ON，免受异常电荷的损害。
mos管

电源／GND浮动时的维护

当CMOS器件没有装置在印制电路板上，而是处于单个焊接状态时，假如呈现异常的外加电压，该如何处置呢？VDD或GND会有浮动的状况，怎样维护呢？图10.32示出CMOS器件的最小电路构造反相器电路以及输入维护电路的例子。
mos管

CMOS IC由于插入输入维护电路，一切的端子都用二极管与电源VDD或者GND衔接。当输入端与VDD GND之间有异常电压时，如图10. 33所示，必然形成正向或者反向流入二极管的电流通道，维护内部电路。这就是说，假如二极管的反向耐压比MOS晶体管的栅氧化膜的绝缘击穿电压低，那么关于装置前的异常电压就具有维护电路的作用。
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