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GCNMOS（Gate Coupling NMOS）个人理解

已有 82 次阅读| 2025-10-22 23:10 |系统分类:芯片设计

GCNMOS工作原理：

正常状态：NMOS的栅极通过电阻被稳定地拉低到地电位0V，NMOS处于关闭状态，对对核心电路无影响

ESD事件期间：

电容耦合抬升栅压，当ESD到来VDD被迅速抬升，由于栅电容Cg的两端电压不能突变，栅极电压 Vg被耦合瞬间抬升；
MOS表面沟道形成反型层初始泄放路，此时，NMOS被临时开启，在Drain和Source之间形成了一个导电沟道。这个沟道为ESD电流提供了一个非常快速、初始的低阻抗源漏间的泄放路径，并且能促进寄生NPN导通。这个过程比GGNMOS的雪崩击穿要快得多；
寄生NPN管开启与维持，尽管有沟道泄放电流，但由于ESD电流巨大，Drain端的电压仍然会继续上升。当电压上升到足以使Drain-Bulk结发生雪崩击穿时，和GGNMOS一样，寄生NPN晶体管被触发开启，进入低阻抗的Snapback状态。此时，大部分ESD电流通过寄生NPN管泄放，因为它的泄放能力远强于表面沟道；
栅极电位回落：栅电容 Cg 通过栅极电阻 Rgate 缓慢放电，最终栅极电压回到0V，表面的MOS沟道关闭。但在整个ESD事件期间（几十到几百纳秒），主要的保护作用由已经开启的寄生NPN管承担。