題:
反轉電源時，到底是什麼炸薯條？
triplebig
2014-01-27 02:32:39 UTC
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根據我自己的經驗，燒錄微控制器非常容易。將5V接地，將GND置於V CC sub>，然後瞬間燒掉芯片。

內部到底發生了什麼，導致其完全停止工作？例如，如果我能夠神奇地打開芯片並重新排列其所有半導體連接並進行修復，那麼我到底需要看什麼，該怎麼辦？

如果這是芯片，具體來說，請選擇任何能夠回答我的問題或至少給我一個想法的人。

您正在尋找金屬或氧化物擊穿的平方
除此之外，我同意Spehro Pefhany的解釋。現在，許多IC都具有二極管，可以使它們承受反向電源的影響。雖然這是不值得依賴的東西
對於反向電源，@GRTech柵極氧化物擊穿是不太可能的故障機制。
五 答案:
Spehro Pefhany
2014-01-27 03:01:54 UTC
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大多數商用IC電路通過反向偏置的P-N結（包括CMOS部件）與襯底材料隔離。基板通常與預期為最負的電壓相關。

如果不是，則該結將變為正向偏置，並且可以傳導大量電流，熔化金屬或將結加熱至它不再充當二極管的位置。通常該電壓約為0.6V，但是IC製造商通常會通過告訴您不要低於-0.3V來保證安全。

（請參見下圖，但未顯示，基板將與引腳5相連）

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大多數CMOS部件都有另一種扭曲，即如果芯片的一部分具有正常的Vdd且另一部分看到大的負電流，會觸發一個較大的寄生SCR，這是該結構的副作用，然後，如果電源不受外部限制，則設備的電源會汲取大電流，這會導致過熱，熔化等。稱為閂鎖。

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好的答案，很多反對，很遺憾，這是不正確的。閂鎖是一種不同的現象。在IC設計中，可以通過有足夠的基板觸點來避免這種情況，在設計過程中也可以通過自動測試進行檢查。
@Rimpelbekkie不。可以增加觸發電流，但是除非去絕緣襯底（例如藍寶石），否則不能完全消除這種影響，因為晶閘管的四層仍在此處。電流不限於此處討論的情況。
不，那是什麼？閂鎖是一個真實的現象，毫無疑問。是電源反向時流過大量電流的原因嗎？不！如果您不同意，請向我解釋當VDD相對於地面為負時，上圖所示的晶閘管等效電路如何導通。為了觸髮晶閘管，VDD必須為正，並且Rwell和/或Rsub兩端必須存在足夠的電壓。這只能由太少和太遠的基板觸點引起。我已經設計了25年的IC，但尚未見到有閂鎖問題的IC。
JIm Dearden
2014-01-27 04:07:33 UTC
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當您超過工作電壓或反向供電電壓時，什麼會釋放出魔幻藍煙？

應用於任何“芯片”

產生過多電流過高的功耗（\ $ I ^ 2 R \ $）和/或過高的電壓會導致絕緣擊穿，這是由於內部磁場強度高以及芯片內部設備缺乏導熱引起的。

請考慮內部設備的非線性，不對稱（極性敏感），物理上很小的特性及其小的導熱路徑。將此與非常精細的絕緣層（高場V / m）的低壓破壞耦合，從而產生雙向低電阻傳導路徑。

內部單個設備的溫度會很快升高，並破壞其半導體/絕緣性能。一旦銷毀，就會在芯片上的其他設備上產生導致多個級聯故障的其他低電阻路徑。

這一切發生得非常快，並且幾乎是單向事件。 （認為矮矮胖胖的傢伙-將所有碎片放回原處不會使您回到起點，因為矮胖矮胖的離開了建築物）

如何修理

基本上您不能造成魔法不存在。電路中將存在許多相互作用的故障，因此幾乎不可能定位任何故障。 （即使在“簡單”的IC中也要處理數十萬個設備。）必須同時識別和替換所有有故障的設備（假設您有能力在原子級別上重建所有有故障的設備） -只錯過一個，上電後就必須重新開始。

簡單的解決方案（在時間和金錢上都是最划算的），將死掉的bug丟掉，從經驗中學習，並用一個品牌替換它新的全規格芯片，下次使用電源時要格外小心。

對於所有簡單的IC並非如此。像555或典型的運算放大器或電機驅動器之類的東西非常簡單，只有幾十個晶體管，而不是數百個。
@Passerby OQ確實是從微控制器開始的，我在此基礎上給出了答案。無論芯片內有500萬個還是500萬個設備，它仍然適用。諸如555之類的簡單設備可能會更堅固，但是一旦您開始破壞內部結構，一個故障就會導致另一個故障。
mins
2014-01-27 13:43:04 UTC
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內部到底發生了什麼導致它停止運行？

電流過多，結點只能在一個方向上抵抗電流，當極性相反時，它們會短路-電路。會產生熱量，結點以及其他過熱的元素也會燃燒。 blockquote>

您無法修復它（在實踐中），因為許多結點現在已經斷開/蒸發，並且它們的周圍環境也是如此。

防止極性反轉的保護非常容易（二極管），但是會產生電壓降並產生額外的熱量，製造商沒有將其嵌入芯片中，IC用戶可以根據需要添加一個外部二極管。

Bimpelrekkie
2015-06-16 20:37:01 UTC
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一個較晚的答案，我是通過另一個問題來到這裡的，但注意到實際上這些答案都沒有解決通過施加反向電源電壓幾乎可以炸毀任何IC /芯片的真正原因。

真正的原因是所有芯片都需要在所有不是這樣的電路供電引腳的引腳上都具有ESD保護：

on-chip ESD protection circuit

因此，幾乎每個引腳都具有此功能！那是很多並聯的二極管。您可以通過反轉電源輕鬆地破壞所有這些二極管，而這實際上會破壞您的芯片。極性正確，但在輸入或輸出上吸收或流出電流會導致故障，如上所述。與供應逆轉無關！如果您認為我在胡說八道，請檢查如何執行閂鎖測試。有專門的測量設備可以進行這種測試。

請閱讀這篇出色的文章，解釋閂鎖現象，並請注意供應是“正常”的，因此不能顛倒！仍有疑問時，請閱讀EIA / JEDEC標準IC閂鎖測試EIA / JESD78。

Dzarda
2014-01-27 02:45:37 UTC
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由於半導體結構非常小，燒掉它們確實是一件容易的事。

  1. 清除距離-如果在兩個導體之間施加足夠大的電場，將存在故障。這在芯片上會導致終端故障。這主要發生在FET結構的柵極上。
  2. 半導體原則上是非線性的，極性敏感的器件。反過來，這使整個設備變得非常非線性且對極性敏感。
  3. 我現在想不出來的數百萬個其他原因...
    4. ol>


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