请教关于电流镜栅极接齐纳二极管的问题

double洋芋

小弟请教一个问题，图一中电流镜的栅极接齐纳二极管，师兄说，没有这个齐纳二极管时，如果电流镜右边支路中电流过大，把栅极电压拉的很低，会导致管子的栅源电压过大，大于最大限度（pdk文档中给出的是±5.5V），从而导致管子栅源击穿。关于师兄的解释，小弟有三个疑惑：

1.这个电流镜栅极接齐纳二极管的结构，在业界的设计中，会使用吗？

2.我们所用的pdk中齐纳二极管的反向击穿电压是6V（我没有在pdk文档中找到该齐纳二极管的稳压值，是我自己在virtuoso中扫的，仿真电路和结果见图二图三），那么即使齐纳二极管可以稳压，也会导致MOS管的栅源击穿吧？


3.抛开问题2，假设齐纳二极管的反向击穿电压小于MOS管的栅源击穿电压。那么，当师兄所说的电流镜右边支路中电流过大的情况发生时，由于右边支路的MOS无法提供所需电流，剩下的电流应该是由齐纳二极管支路的反向击穿电流提供的。也就是说，该电流镜存在一个能够复制的最大电流限制，这么说对吗？

恳请各位大佬指教

Huangshu

1.这种栅极保护的方式工业中是常用的；
2.齐纳击穿电压6V是高于栅氧的正常工作范围，但是比栅氧的击穿电压还是低的，通常5V器件的栅氧耐压可以到10V以上，所以是没有问题的；
3.这个的确会导致镜像的电流受限，这个时候需要加大器件的宽长比，以避免正常工作时VGS过大齐纳导通。
看你用的应该是东部的工艺，关于氧化层的击穿电压，可以查看EC文件

double洋芋

   

Huangshu 发表于 2025-10-9 18:10
1.这种栅极保护的方式工业中是常用的；
2.齐纳击穿电压6V是高于栅氧的正常工作范围，但是比栅氧的击穿电压 ...

非常感谢您的解惑，我受益良多！我还有一个疑惑，我在Electrical Specifications文档中查到了该齐纳二极管的BV确实是5.9V，然后我管子型号的栅源电压文档中是5.5V，没有达到10V。我不知道在实际应用上这种程度的超出是不是可以接受的，还是说文档中的这个5.5V是保守估计？

acrofoxAgain

5.5V是长期可靠的工作的电压上限。如果那个齐纳二极管是经常性需要发生击穿的，那么应该优化电路设计来避免这种情况发生。如果只是在一些非正常应用场合下，或者电路受到意外干扰时，才会导致齐纳二极管击穿，那么这种超过5.5V的情况占比非常低，并且比Vgs击穿电压要低得多（一般典型值应该在10V以上），因此这种情况是可接受的。

double洋芋

   

acrofoxAgain 发表于 2025-10-9 21:50
5.5V是长期可靠的工作的电压上限。如果那个齐纳二极管是经常性需要发生击穿的，那么应该优化电路设计来避免 ...

非常感谢您的解惑！请问这个栅源瞬时击穿电压会在工艺手册中给出吗，我暂时在东部工艺的文档中没有找到

acrofoxAgain

   

double洋芋 发表于 2025-10-10 09:31
非常感谢您的解惑！请问这个栅源瞬时击穿电压会在工艺手册中给出吗，我暂时在东部工艺的文档中没有找到 ...

按理说应该给，但是我发现确实有些工艺不给。不过对于CMOS，这个击穿电压一般来说是高于源漏击穿电压的，如果是BCD，它也应该高于同等工作电压CMOS器件的源漏击穿电压。

double洋芋

   

acrofoxAgain 发表于 2025-10-10 10:37
按理说应该给，但是我发现确实有些工艺不给。不过对于CMOS，这个击穿电压一般来说是高于源漏击穿电压的， ...

好的好的，非常感谢您的回答