Антифуз - Antifuse - Wikipedia

An антифуз это электрическое устройство, которое выполняет функцию, противоположную функции предохранитель. В то время как предохранитель начинается с низкого сопротивления и предназначен для постоянного разрушения электропроводящий путь (обычно, когда Текущий длина пути превышает указанный предел), предохранитель начинается с высокого сопротивления, и его программирование преобразует его в постоянный токопроводящий путь (обычно, когда напряжение на предохранителе превышает определенный уровень). Эта технология имеет множество приложений.

Рождественские огни

Антифусы наиболее известны тем, что они используют низковольтные мини-лампы (или миниатюрные). Рождественские огни. Обычно (для работы от сетевого напряжения) лампы подключаются к серии. (Более крупные традиционные светильники в стиле C7 и C9 подключаются к параллельно и рассчитаны на работу непосредственно от сетевого напряжения.) Поскольку последовательная цепочка выйдет из строя из-за выхода из строя одной лампы, каждая лампочка в нем установлен антифузионный предохранитель. Когда лампа перегорает, все напряжение сети подается на одну перегоревшую лампу. Это быстро вызывает короткое замыкание перегоревшей лампы предохранителем, позволяя возобновить работу последовательной цепи, хотя теперь на каждую из оставшихся ламп подается большая часть сетевого напряжения. Антифузионный предохранитель изготовлен из проволоки с высокопрочным покрытием, которая наматывается на две вертикальные опорные проволоки внутри колбы. Изоляция провода предохранителя выдерживает обычное низкое напряжение, приложенное к исправной лампе, но быстро выходит из строя при полном напряжении сети, обеспечивая действие предохранителя. Иногда изоляция не может сломаться сама по себе, но при нажатии на перегоревшую лампу обычно происходит подключение. Часто специальная лампа без предохранителя и часто немного другого номинала (поэтому она перегорает первой, когда напряжение становится слишком высоким), известная как «лампа с предохранителем», включается в цепочку огней, чтобы защитить от возможности серьезного перегрузки по току, если слишком много лампочки выходят из строя.

Антифусы в интегральных схемах

Антифусы широко используются для постоянного программирования интегральные схемы (ИС).

Определенный программируемые логические устройства (PLD), например структурированные ASIC, используйте технологию предохранителей для настройки логических схем и создания индивидуальной конструкции на основе стандартной конструкции ИС. ПЛИС с защитой от взрывателя программируются один раз в отличие от других ПЛИС, которые SRAM -основаны и могут быть перепрограммированы для исправления логических ошибок или добавления новых функций. ПЛИС с защитой от взрывателя имеют преимущества перед ПЛИС на базе SRAM в том, что ASIC, их не нужно настраивать каждый раз при подаче питания. Они могут быть менее восприимчивы к альфа-частицы что может привести к неисправности цепей. Кроме того, схемы, построенные через постоянные токопроводящие пути предохранителя, могут быть быстрее, чем аналогичные схемы, реализованные в PLD с использованием технологии SRAM. QuickLogic Corporation называет свои антиблоки «ViaLinks», потому что перегоревшие предохранители создают соединение между двумя пересекающимися слоями проводки на кристалле так же, как и через на печатная плата создает соединение между слоями меди.

Антифусы можно использовать в программируемой постоянной памяти (ВЫПУСКНОЙ ВЕЧЕР ). Каждый бит содержит как предохранитель, так и антифузионный, и программируется путем срабатывания одного из двух. Это программирование, выполняемое после изготовления, является постоянным и необратимым.

Диэлектрические антифусы

В диэлектрических антифурах используется очень тонкий оксидный барьер между парой проводников. Формирование токопроводящего канала осуществляется пробой диэлектрика под действием импульса высокого напряжения. Диэлектрические антифризеры обычно используются в процессах CMOS и BiCMOS, так как требуемая толщина оксидного слоя ниже, чем в биполярных процессах.

Аморфные кремниевые антифусы

Один из подходов к ИС, в которых используется технология защиты от взрывателей, предполагает использование тонкого непроводящего барьера. аморфный кремний между двумя металл проводники. Когда к аморфному кремнию прикладывают достаточно высокое напряжение, он превращается в поликристаллический кремний-металл сплав с низким сопротивление, который является проводящим.

Аморфный кремний - это материал, который обычно не используется ни в биполярных, ни в КМОП-процессах, и требует дополнительного этапа производства.

Антифузионный предохранитель обычно срабатывает примерно через 5 секунд. мА Текущий. С полидиффузионным антифузом высокая плотность тока создает высокая температура, который плавит тонкий изолирующий слой между поликремний и диффузионные электроды, создающие постоянную резистивную кремниевую связь.

Зенеровские антифусы

Стабилитроны можно использовать как противовоспалительные средства. В p-n переход служащий таким диодом перегружается выбросом тока и перегревается. При температурах выше 100 ° C и плотностях тока выше 105 А / см2 металлизация подвергается электромиграция и образует шипы через соединение, закорачивая его; этот процесс известен как Зенер зап в отрасли. Пик формируется на поверхности кремния и немного ниже, чуть ниже пассивирующего слоя, не повреждая его. Таким образом, проводящий шунт не нарушает целостность и надежность полупроводникового прибора. Обычно для обычных биполярных устройств достаточно импульса в несколько миллисекунд при 100-200 мА для неоптимизированной конструкции с предохранителем; специализированные сооружения будут иметь меньшую потребность в мощности. Результирующее сопротивление перехода находится в пределах 10 Ом.

Стабилитроны могут изготавливаться без дополнительных этапов производства с использованием большинства CMOS, BiCMOS и биполярных процессов; отсюда их популярность в схемах аналоговых и смешанных сигналов. Исторически они использовались особенно в биполярных процессах, где тонкий оксид, необходимый для диэлектрических антифузоров, недоступен. Однако их недостатком является меньшая эффективность по площади по сравнению с другими типами.

Стандартная структура транзистора NPN часто используется в обычных биполярных процессах в качестве предохранителя. Специализированная конструкция, оптимизированная для этой цели, может быть использована там, где антифузор является неотъемлемой частью конструкции. Клеммы предохранителей обычно доступны как контактные площадки, и процесс обрезки выполняется перед соединением проводов и герметизацией микросхемы. Поскольку количество контактных площадок ограничено для данного размера чипа, для большего количества антифузоров используются различные стратегии мультиплексирования. В некоторых случаях комбинированная схема с стабилитронами и транзисторами может использоваться для формирования матрицы переключения; с дополнительными стабилитронами подстройку (при которой используются напряжения, превышающие нормальное рабочее напряжение микросхемы) можно выполнить даже после упаковки микросхемы.

Зенеровский зап часто используется в схемы со смешанными сигналами для обрезки значений аналоговых компонентов. Например, прецизионный резистор может быть изготовлен путем формирования нескольких последовательных резисторов с параллельными стабилитронами (ориентированными так, чтобы они были непроводящими во время нормальной работы устройства), а затем закорачиванием выбранных стабилитронов для шунтирования нежелательных резисторов. При таком подходе можно только снизить номинал получившегося резистора. Следовательно, необходимо сместить производственные допуски так, чтобы наименьшее обычно производимое значение было равно или больше желаемого значения. Параллельные резисторы не могут иметь слишком низкое значение, так как это снизит ток отключения; В таких случаях используется последовательно-параллельная комбинация резисторов и предохранителей.[1]

Уличное освещение (устаревшее)

Подобно тому, как гирлянды на елку, до появления газоразрядные лампы высокой интенсивности, уличный фонарь схемы с использованием лампы накаливания часто использовались как цепи высокого напряжения. Каждый индивидуальный уличный фонарь был оснащен вырез из фильма; небольшой диск из изоляционной пленки, разделяющий два контакта, соединенных с двумя проводами, ведущими к лампе. Таким же образом, как и в случае с рождественскими гирляндами, описанными выше, если лампа выходит из строя, все напряжение цепи уличного освещения (тысячи вольт) прикладывается к изолирующей пленке в вырезе, вызывая ее разрыв. Таким образом, вышла из строя лампа и восстановлено освещение на остальной части улицы. В отличие от рождественских огней, схема обычно содержала автоматическое устройство для регулирования электрического тока, протекающего в цепи, например трансформатор постоянного тока. Когда каждая последовательная лампа перегорала и закорачивалась, регулятор переменного тока уменьшал напряжение, что поддерживало каждую оставшуюся лампу в рабочем состоянии с нормальным напряжением, током, яркостью и ожидаемым сроком службы. Когда вышедшую из строя лампу наконец заменили, установили новый кусок пленки, снова разделив электрические контакты в вырезе. Этот стиль уличного освещения узнаваем по большим фарфор изолятор, отделяющий лампу и отражатель от кронштейна крепления светильника; изолятор был необходим, потому что два контакта в основании лампы могли нормально работать при потенциале в несколько тысяч вольт над землей.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ http://downloads.hindawi.com/journals/vlsi/1996/023706.pdf

внешняя ссылка