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Der Begriff Latch-Up (Im Englischen: Single Event Latch-Up SEL) bezeichnet eine Fehlfunktion in einem Halbleiterbauelement (z.B. CMOS-Stufe), ausgelöst durch eine kurze Spannungs- oder Stromspitze, beispielsweise verursacht durch Alpha- oder Neutronenstrahlung.

Der Latch-Up-Effekt wird durch parasitäre Thyristoren verursacht, die sich zwangsläufig durch den Schichtaufbau der einzelnen Dotierungen von n- und p-Kanal-FETs in einem gemeinsamen Substrat (Bulk) im Halbleiterbaustein ergeben. Durch Zündung dieser parasitären Thyristoren kommt es zu einem Kurzschluss der Versorgungspannung im Halbleiterbauteil, was meist zur Zerstörung des Bauteils durch thermische Überlastung führt. Moderne CMOS-Schaltungen weisen zur Unterdrückung dieses Störeffektes an den Eingängen spezielle geometrische Anordnungen der Dotierungsbereiche der n- und p-FETs auf. In der Raumfahrt werden auch Schutzschaltungen (schnelle Strombegrenzer) eingesetzt. Eine andere durch Weltraumstrahlung hervorgerufenen Störung, der sog. SEU (Single Event Upset), führt nicht zur Zerstörung der Schaltung sondern nur zu einer vorübergenden Störung (je nach Schaltung bis zum Blockieren, was jedoch durch Aus-/Ein-Schalten behoben werden kann). Beide Effekte, SEL und SEU, werden auch als Single Event Effects bezeichnet, da sie von einem einzelnen hochenergetischen Teilchen ausgelöst werden können.

Folgende technologische Maßnahmen (spezielles Bauteil-Design) verringern die Latch-Up-Gefahr:

• große Abstände der Source-Drain-Gebiete zu den Wannenrändern
• Niederohmiges Substrat und p⁺-Schutzring neben der n⁺-Wanne
• Niederohmiger n⁺-Schutzring für den Versorgungsspannungsanschluss
• SOI-Substrate

Weblinks

• Detaillierte Erklärung zum Latch-Up-Effekt
• Winning the battle against latchup in CMOS analog devices (engl.)

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