जब आप बिजली की आपूर्ति को उल्टा करते हैं तो वास्तव में चिप क्या होता है?

Question

मेरे अपने अनुभव से, माइक्रोकंट्रोलर जलाना काफी आसान है। मैदान में 5 वी रखो, GND वी पर _सीसी और एक पल के लिए अपने चिप जला दिया जाता है में।

वास्तव में आंतरिक रूप से क्या होता है जिससे यह पूरी तरह से काम करना बंद कर देता है? उदाहरण के लिए, अगर मैं जादुई रूप से एक चिप खोलने और उसके सभी अर्धचालक कनेक्शनों को पुनर्व्यवस्थित करने और इसे ठीक करने में सक्षम था, जहां मुझे देखने की आवश्यकता होगी, और मुझे क्या करने की आवश्यकता होगी?

यदि यह चिप-विशिष्ट है, तो कृपया ऐसा कोई भी चुनें जो मेरे प्रश्न का उत्तर दे सके या मुझे कम से कम एक विचार दे सके।

Comments

आप धातु या ऑक्साइड ब्रेक के एक वर्ग की तलाश करते हैं

— जीआर टेक

इसके अलावा मैं स्पेरो पेफनी के स्पष्टीकरण से सहमत हूं; कई आईसी के अब डायोड हैं जो उन्हें उलटा बिजली आपूर्ति से बचने की अनुमति देते हैं। हालाँकि यह कुछ भरोसा करने के लिए नहीं है

— मार्क

@GRTech गेट ऑक्साइड ब्रेकडाउन एक उलट बिजली की आपूर्ति के लिए एक असफल विफलता तंत्र है।

— W5VO

Answer 1

अधिकांश वाणिज्यिक आईसी सर्किट एक रिवर्स-बायस्ड पीएन जंक्शन (सीएमओएस भागों सहित) द्वारा सब्सट्रेट सामग्री से पृथक होते हैं। सब्सट्रेट आमतौर पर सबसे नकारात्मक होने की उम्मीद वोल्टेज से बंधा होता है।

यदि ऐसा नहीं है, तो वह जंक्शन आगे पक्षपातपूर्ण हो जाता है और वर्तमान को बहुत अधिक पिघला सकता है, धातु को पिघलाने या जंक्शन को उस बिंदु तक गर्म कर सकता है जहां यह अब डायोड के रूप में कार्य नहीं करता है। यह आमतौर पर लगभग 0.6V के वोल्टेज पर होता है, लेकिन IC निर्माता इसे आमतौर पर -0.3V से कम नहीं होने की बात कहकर सुरक्षित रखते हैं।

(नीचे दिए गए आरेख की चर्चा करते हुए, लेकिन दिखाया नहीं गया, सब्सट्रेट को पिन 5 से बांधा जाएगा)

अधिकांश CMOS भागों में एक और मोड़ होता है कि अगर चिप के हिस्से में एक सामान्य Vdd होता है और दूसरा भाग एक बड़ा नकारात्मक प्रवाह देखता है तो यह एक बड़े परजीवी SCR को ट्रिगर करेगा जो संरचना का एक साइड इफेक्ट है, फिर डिवाइस की बिजली आपूर्ति एक बड़ा प्रवाह खींचती है जो ओवरहेटिंग, पिघलने आदि का कारण बनता है यदि वर्तमान बाहरी रूप से सीमित नहीं है। इसे कुंडी-अप कहा जाता है।

Comments

अच्छा जवाब, बहुत सारे अपवित्र, दुर्भाग्य से यह गलत है। लैचअप एक अलग घटना है। आईसी डिजाइन में इसे पर्याप्त सब्सट्रेट संपर्कों से बचा जा सकता है, यह स्वचालित परीक्षणों के साथ डिजाइन के दौरान भी जांचा जाता है।

— बिम्पील्रेकी

@Rimpelbekkie नोप। ट्रिगर करंट को बढ़ाया जा सकता है, लेकिन नीलम जैसे इंसुलेटिंग सब्सट्रेट पर जाने से प्रभाव को पूरी तरह से खत्म नहीं किया जा सकता है क्योंकि थाइरिस्टर की चार परतें अभी भी यहां हैं। यहां चर्चा के तहत स्थिति में वर्तमान सीमित नहीं है।

— स्पेरो पेफेनी

नहीं क्या? लैचअप एक वास्तविक घटना है, इसमें कोई संदेह नहीं है। क्या यह कारण है कि आपूर्ति के उलट होने पर बहुत अधिक धारा प्रवाहित होती है? नहीं ! यदि आप असहमत हैं, तो मुझे समझाइए कि ऊपर दिए गए thyristor बराबर सर्किट कैसे आचरण कर सकते हैं जब VDD जमीन के संबंध में नकारात्मक है। Thyristor को ट्रिगर करने के लिए, VDD को सकारात्मक होना चाहिए और Rwell और / या रुब में पर्याप्त वोल्टेज मौजूद होना चाहिए। यह केवल बहुत कम और बहुत दूर सब्सट्रेट संपर्कों के कारण हो सकता है। मैं 25 वर्षों से आईसीएस डिजाइन कर रहा हूं, अभी तक एक को लैचअप मुद्दे के साथ नहीं देखा है।

— बिंमपेल्रेकी

Answer 2

जब आप कार्य वोल्टेज से अधिक करते हैं या आपूर्ति वोल्टेज को उल्टा करते हैं तो जादू का नीला धुआं क्या छोड़ता है?

किसी 'चिप' पर लागू

$I^2 R$

गैर-रैखिक, असममित (ध्रुवीय संवेदनशील), आंतरिक उपकरणों की शारीरिक रूप से छोटी प्रकृति और उनके छोटे ऊष्मा चालन पथों पर विचार करें। द्वि-दिशात्मक कम प्रतिरोध चालन मार्गों का निर्माण करने वाले बहुत ही बढ़िया इन्सुलेट परतों (उच्च क्षेत्र वी / एम) के कम वोल्टेज विनाश के साथ इसे युगल।

आंतरिक व्यक्तिगत उपकरण का तापमान बहुत तेज़ी से बढ़ता है और इसके अर्धचालक / इन्सुलेट गुणों को नष्ट कर देता है। एक बार नष्ट हो जाने के बाद यह अन्य कम प्रतिरोध मार्गों का निर्माण करता है जिससे चिप पर अन्य उपकरणों में कई कैस्केडिंग विफल हो जाते हैं।

यह सब बहुत जल्दी होता है और यह बहुत ही एक तरह से घटना है । ( सोचो हम्प्टी डम्प्टी - सभी टुकड़ों को एक साथ वापस लाने से आपको वह वापस नहीं मिलेगा जहां से आपने शुरू किया था - हम्प्टी ने इमारत छोड़ दी है)

आप इसे कैसे सुधार सकते हैं?

मूल रूप से आप जादू का कारण नहीं बन सकते। सर्किट में इतने अंतःक्रियात्मक दोष होंगे कि किसी भी गलती को स्थानीय बनाना असंभव होगा। (एक 'सिंपल' आईसी में भी याद रखें जो आप सैकड़ों हजारों उपकरणों के साथ काम कर रहे हैं।) सभी दोषपूर्ण उपकरणों को एक ही समय में पहचानना होगा और बदलना होगा (यह मानते हुए कि आप सभी दोषपूर्ण उपकरणों को एक परमाणु स्तर पर फिर से संगठित करने की क्षमता रखते हैं) - केवल एक याद आती है और जब आप पावर करते हैं तो आपको फिर से शुरू करना होगा।

सरल समाधान (और समय और धन में सबसे अधिक लागत प्रभावी) मृत बग को दूर फेंक देते हैं, अनुभव से सीखते हैं, इसे एक नई पूर्ण कल्पना चिप के साथ बदलें और अगली बार बिजली की आपूर्ति के साथ अधिक सावधान रहें।

Comments

सभी सरल आईसी के लिए सही नहीं है। 555 या विशिष्ट ओपैंप या मोटर चालकों की तरह कुछ काफी सरल हैं, दसियों ट्रांजिस्टर, सैकड़ों नहीं।

— राहगीर

@Passerby अच्छी तरह से OQ की शुरुआत माइक्रोकंट्रोलर्स से हुई थी और मैं इस पर अपना जवाब दे रहा था। चाहे चिप के अंदर इसके 5 या 5 मिलियन डिवाइस अभी भी सही हैं। 555 जैसे सरल उपकरण अधिक मजबूत हो सकते हैं लेकिन एक बार जब आप आंतरिक संरचनाओं को नष्ट करना शुरू करते हैं तो एक गलती दूसरे को जन्म देगी।

— JIm डियरडेन

Answer 3

वास्तव में आंतरिक रूप से क्या होता है जो इसे कार्य करना बंद कर देता है?

वर्तमान की अधिकता, जंक्शन केवल एक दिशा में वर्तमान का विरोध कर सकते हैं, जब ध्रुवता को उलटा किया जाता है तो वे शॉर्ट-सर्किट हो जाते हैं। गर्मी उत्पन्न होती है, जंक्शनों के साथ-साथ अन्य गर्म तत्वों को जला दिया जाता है।

अगर मैं जादुई रूप से एक चिप खोलने और उसके सभी अर्धचालक कनेक्शनों को पुनर्व्यवस्थित करने और इसे ठीक करने में सक्षम था ...

आप इसे (व्यावहारिक रूप में) ठीक नहीं कर सकते क्योंकि कई जंक्शन अब टूटे हुए / वाष्पित हो चुके हैं, साथ ही साथ उनका तात्कालिक वातावरण भी।

पोलरिटी इनवर्जन के खिलाफ सुरक्षा काफी आसान है (एक डायोड), हालांकि यह एक वोल्टेज ड्रॉप और अतिरिक्त गर्मी उत्पन्न करता है, निर्माता इसे चिप पर एम्बेड नहीं करता है, यदि आवश्यक हो तो आईसी उपयोगकर्ता एक बाहरी डायोड जोड़ सकता है।

Answer 4

एक देर से जवाब, मैं एक और सवाल के माध्यम से यहां आया था, लेकिन ध्यान दिया कि वास्तव में इनमें से कोई भी उत्तर वास्तविक कारण को संबोधित नहीं करता है कि लगभग किसी भी आईसी / चिप को उल्टे आपूर्ति वोल्टेज को लागू करके तला जा सकता है।

असली कारण यह है कि सभी चिप्स को सभी पिनों पर ESD सुरक्षा की आवश्यकता होती है जो इस तरह से एक सर्किट के साथ पिन की आपूर्ति नहीं करते हैं:

तो लगभग हर पिन में यह है! यह समानांतर में बहुत सारे डायोड है। आप आपूर्ति को उलट कर इन सभी डायोड को आसानी से नष्ट कर सकते हैं। और वह वास्तव में आपकी चिप को नष्ट कर देता है।

जैसा कि ऊपर बताया गया है, लैच-अप एक प्रभाव है जो तब होता है जब आपूर्ति में सही ध्रुवता होती है, लेकिन एक इनपुट या आउटपुट पर एक करंट डूब जाता है या खट्टा हो जाता है, जैसा कि ऊपर बताया गया है। आपूर्ति को उलटने से इसका कोई लेना देना नहीं है! अगर आपको लगता है कि मैं बकवास कर रहा हूं, तो कृपया देखें कि कैसे एक लैच-अप टेस्ट किया जाता है। ऐसे परीक्षण करने के लिए विशेष माप उपकरण है।

कृपया इस उत्कृष्ट लेख को लैचअप की व्याख्या करते हुए पढ़ें और ध्यान दें कि आपूर्ति "सामान्य" है इसलिए उलट नहीं! जब अभी भी संदेह है तो EIA / JEDEC STANDARD IC Latch-Up Test EIA / JESD78 पढ़ें।

Answer 5

चूंकि अर्धचालक संरचनाएं बहुत छोटी हैं, इसलिए उन्हें जलाने के लिए वास्तव में काफी आसान काम है।

1. क्लीयरेंस दूरी - यदि आप दो कंडक्टरों के बीच एक बड़ा पर्याप्त विद्युत क्षेत्र लागू करते हैं, तो एक ब्रेकडाउन होगा। यह, एक चिप पर होने के कारण, टर्मिनल की खराबी का कारण बनता है। यह मुख्य रूप से एक FET संरचना के गेट पर होता है।
2. सिद्धांत में अर्धचालक गैर-रैखिक, ध्रुवीय-संवेदनशील उपकरण हैं। यह बदले में पूरे उपकरण को बहुत गैर-रैखिक और ध्रुवीय-संवेदनशील बनाता है।
3. लाख अन्य कारण जो मैं अभी नहीं सोच सकता ...