CMOS的保护电路

输出保护电路

当器件加有过大的电压或电流时，器件会受到毁伤而致使机能劣化，严峻时会被击穿。这时候候芯片上的布线或器件的分手部分将会被破坏，或与高低／摆布相邻的布线或器件短路，以致于旌旗灯号线开路或短路。

CMOS器件的输出毗连在n沟晶体管或p沟晶体管的栅极上。图10. 29示出MOS晶体管的剖面，栅区有一层非常薄的绝缘氧化膜（Si02）。Si02膜具备109V/m(103 V/μm)的绝缘强度。不过因为CMOS器件的栅氧化膜厚度在0.1μm以下，非常薄，统统几十伏至几百伏的电压就会引起绝缘击穿。

人身体发生的静电会高达几千伏至几万伏，冬季用手触摸CMOS器件时，很轻易破坏器件。为了免受静电对栅氧化膜组成毁伤，在CMOS器件的输出部分都设置装备摆设有保护电路。

图10. 30示出典范的输出保护电路。在本来的等效电路中的输出旌旗灯号线上附加二极管，起到保护电路的感化。当输出端因为静电等启事加有过大的电压／电流时，它可以或许使正电荷沿电源线，负电荷沿GND线逃逸。

mos管

图10. 30(a)的保护电路设置有分散电阻，对于二极管短时候内接收不了的能量，它起到提早电路的感化，延缓这些能量向栅极传递。它的弊病是在高速CMOSIC中会导致旌旗灯号传输时候的滞后。

图10. 30(b)的保护电路利用了等效组成二极管的MOS晶体管。用这个电路，可以或许使MOS晶体管ON时电荷颠末沟道逃逸。遵照通俗的二极管体例，作为保护电路有杰出的呼应性，不过从芯片面积和版图设想角度看，有倒霉影响。

输出的保护

图10. 31示比CMOS IC的输出部分。输出n沟晶体管／p沟晶体管的漏极彼此跟尾组成输出端。在漏极部分各自组成寄生的pn二极管／np二极管。因为这些二极管，可以或许保护输出部分的过大电压。别的，在某些环境下也能使输出晶体管内身瞬态ON，免受非常电荷的侵害。
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电源／GND浮动时的保护

当CMOS器件不装配在印制电路板上，而是处于单个焊接状态时，假设显现非常的外加电压，该若何措置呢？VDD或GND会有浮动的状态，若何保护呢？图10.32示出CMOS器件的最小电路机关反相器电路和输出保护电路的例子。
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CMOS IC因为拔出输出保护电路，统统的端子都用二极管与电源VDD或GND跟尾。当输出端与VDD GND之间有非常电压时，如图10. 33所示，一定组成正向或反向流入二极管的电流通道，保护外部电路。这便是说，假设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，那末对于装配前的非常电压就具备保护电路的感化。
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