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关于CMOS工艺中diode的使用问题

时间:10-02 整理:3721RD 点击:
最近在做一个产品,需要通过两个二极管来将两组不同的电源系并联,即V1和V2分别通过两个diode连在一起,当一个没电时就由另一个供电,两个同时有电时就以更高的一个供电。
使用时遇到如下几个问题。
1. 二极管有 P diff,N diff,Nwell,native n几种,在使用时应该选用哪种呢,各自在特性上有什么区别?
2. 二极管是不是在任何电压下都是正常工作的,因为不会像MOS管一样有几种特性吧?
谢谢!

帮顶

建议你用肖特基,很多工艺的二极管都不能正偏的因为电流太大,稍不留意就和周围的地方组成pnp或者npn了,那么collector会流很大电流

肖特基二极管固然是很好,快速开启,但是多一层mask;
其实,从纵向角度看器件,非衬底隔离型二极管,正向导通时候,都是一个三极管,往衬底注入电流,容易引起latchup。如果有隔离型二极管可以考虑使用,但是正向导通电流大小和二极管面积大小需要计算,避免器件局部过热和电流积聚。

看电源load有多大,load要是大的话二极管应该比较难做,不如用level shift + por

我用的工艺有如下几种二极管,由于二极管是放在电源和电路间的,势必要走较大电流,超过50mA,请问该如何选择呢?还有就是如果用普通二极管如何更好的避免 latch up?MOS管一般会通过打guard ring,二极管也用这种方法吗?
我的工艺有这几种diode:
1. P diff diode
2. n diff diode
3. Nwell Diode
4. Low vt nDiode
5. Low vt pdiode
6. Psub-Deep NWell Diode
7. Pwell-Deep Nwell Diode
不知道哪种更合适?

负载电流比较大,超过50mA了。
麻烦指教一下level shift 加por怎么用呢,怎么等效于diode的功能?
我的目的就是能够让两组电源哪个高就由哪个供电,而且希望压降尽量小,比如我系统供电是电源是5V,而电池供电时电源约3.6V,假设二极管的压降是0.7V,我可以在5V上串联2个二极管,在3.6V上串联1个二极管,这样,负载电路就会工作在2.9V~3.6V。

肖特基二极管不知道是不是每个工艺都有?我在我的工艺下没有找到这种二极管,而且后边xiaowanzi88 小编 说要多一层mask,产品做好后是要量产的,而这个二极管全芯片可能就用不超过3个,为此多1层mask,量产后每次流片也会贵一些,这样就不太行了。

他说的带隔离阱的也要多mask的,而且有的工艺这层和肖特基的那层是一样的,而且数字为了防漏电也要用这层,量产的话掩膜费用比制造费就低了啊,当然要看你量。实际上用mos管代替就可以了啊,你这个不就类似充电宝之类的么

哦,都会加一层那就无所谓了,我的意思是量产的时候wafer的价格也会和层数有关系,多一层的话wafer价格也会贵一些。
如果采用mos管做二极管的话,会不会由于负载电路的工作导致压降的变化呢,比如负载重的时候这个二极管接法的mos管压降会大一些,这样相当于负载电路的供电电压就低了,而当负载轻的时候压降小一些,相当于负载电话的供电电压就高了,我的负载电路中有震荡器结构,电压变化会对精度有影响吧?
另外,我还是没有在工艺中找到肖特基二极管,pcell中有很多二极管比如ndiff,pdiff等等,但是没有看到肖特基的,这个是pcell里会带的吗,还是说我用的这个工艺就没有这种二极管?



摊到一个die没到一分估计
两种电压一般是4.2的电池,5的usb,那么你mos管0.8V的vth总够用了,而且这管子面积一般跟你内部电路面积一样大,不用担心负载变化的。而且你内部电路实际的电源还是得由反馈来钳位的,不可能直接用这个电源,所以不应该有影响。
那就是没有了,啥工艺?

估计你的工艺里面可能没有肖特基二极管,针对你的设计要求,可以考虑使用二极管接法的MOSFET来实现,50mA的导通电流,建议在并联个数上多增加一些,以减小导通内阻,考虑一下这样的管子实际功耗,以及发热时候给周边器件的匹配带来的影响。感兴趣的话,你可以使用一个分立的二极管,尝试通过50mA电流,估计在导通瞬间,在不串联限流电阻的前提下,会直接烧掉。

power select circuit

为什么不用MOSFET做个switch呢?

这个是要看你diode上面走的电流有多大,50mA的电流太大了,在power上面加diode,diode功耗就将近30mW,对于一般电路来说太大了,发热会成问题,电路的efficiency会降低很多,还是把你的想法大概画个图看看吧

HHNEC 0.13

担心MOS不稳定,怕电流影响二极管接法的MOS压降过大,电压太低了。

不串联限流电阻是啥意思,无负载直接接地吗?之前的产品两个电源和这几个二极管一直是放在片外的,用着貌似没啥问题啊,这次为了节省板级面积,要求做进去了。

30mw放在片内影响会非常大嘛?一直没注意这个。方案见图,不知道是不是描述清楚了。

diode_question

那可以用P管啊,不用接成二极管形式



这个应该还好吧,估计大部分电流都被高压部分消耗了,低压那边电流应该不多吧

你这些二极管一个都不能用,一定要是isolation的管子才行,换电源选择电路,用MOS实现

我通过:
1.电压比较实现power select,比较产生的信号用于控制两路switch的开关。
2.每路switch由两个串联的pmos 实现。
3.注意Pmos的nwell电位接法。
我不知道能否实现你的那个功能。

22楼正解。只要你的管子的耐压足够支持这两个电源电压,还是考虑用23楼所说的切换电路吧。

低压部分大概20mA左右吧,高压部分在3.6V供电时会停掉。3.6V供电时5V就没有了。

为什么一个都不能用呢?有什么问题吗?
isolation的管子是什么意思呢?电压选择电路由谁来控制呢?会自动根据电压的情况进行切换吗?能否给个样图?
谢谢!

您是说用比较器来选择,然后控制PMOS导通哪边吗?那这个比较器的电源由谁给呢?能否给个示例看看。
非常感谢!

管子承受电压倒是没问题,都是用的5V的mos管,电流的话可以通过多并几个管子来分担,也问题不大。但是还是不太明白为什么不能用二极管来控制电源系,会有什么问题吗?
关于电源选择电路,如何确定什么时候选哪个呢?我是需要达到当5V没电时3.6V就供电了,中间不能有掉电的情况。电源选择电路应该用哪个电源给他本身供电呢?
谢谢!

这些diode可能都存在与衬底的寄生,因此不一定能够正偏,你查一查工艺文件就知道了。
电源切换电路建议通过paper或者patent去找参考,有很多。

nwell diode负极是接衬底的,无法实现你的功能,建议用FET

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