為了縮小零件尺寸和降低靜態電流，低壓降(LDO)穩壓器大多偏好採用高阻抗多晶矽電阻作為回授電阻。由於多晶矽和基片之間存在寄生電容，因此回授電阻往往放在N型金氧半電晶體之上。如圖1(a)所示，回授電阻的基片N型金氧半電晶體通常直接連接至LDO輸出端，以降低輸出雜訊電壓、穩定負載瞬態電流和改善電源抑制比(PSRR)。
雖然在一般應用中，這種設計也許不會引起太大問題。但是一旦短路時，此種設計將會引起風險。在高溫條件下測試，兩項採用上述製程的LDO(LDO1和LDO2)都在短路時發生失效故障。本文將詳細闡述相關測試結果及分析，圖1(b)則針對此問題提出解決方法。
連結分離式NMOSFET
在此測試中，在LDO輸出端和接地端之間連接一個分離式NMOSFET功率元件，並向NMOSFET的閘汲極施加脈波電源Vsc，接著啟動 NMOSFET，即形成短路。透過穩壓器輸出端和NMOSFET的汲極之間連接一個電阻器Rs(1Ω)，可以降低LDO輸出端產生高初始瞬態電流。
順利關閉穩壓器
當Rs=0Ω時，在室溫或較低溫度情況下，短路過程中發出停用訊號，LDO1在初始瞬態電流通過之後，可以順利地關閉。如圖2所示，在較高溫度(125℃)下，即使在短路過程中發出停用訊號，也無法關閉穩壓器。
穩定後的電源電流約為500毫安培。在正常情況下，穩壓器關閉後，接地電流(靜止電流)約為10奈安培，但接地電流卻升高至10毫安培，也就是說，除了通道元件PMOS之外，還存在其他導電通道。此時如果接面溫度過高(160℃)，熱保護(TSD)功能將完全失效。圖3顯示，在測試過程中，穩壓器啟用訊號始終存在。由此可知在短路過程中，電源電流會增強至800毫安培左右。若與圖2 進行比較，可發現增加的300毫安培電流是由通道元件所造成。當Rs從0Ω提升至1Ω時，在-40～125℃的溫度範圍內，只要在短路過程中發出停用訊號，就可順利關閉穩壓器。
如果穩壓器在短路過程中保持啟用狀態，那麼當溫度為125℃時，電源電流將可穩定在300毫安培左右。這就表示，在短路的狀況下，通道元件上的電流將保持在300毫安培。而在Rs=0Ω、T=125℃的情況下，如果不透過NMOSFET、直接將穩壓器輸出端連接至地，在發出啟用訊號後，穩壓器將被損毀。重新測試就會發現，Vout=Vin，並且電源電流非常高。
對LDO2執行類似的測試，如圖4所示，即使在室溫下，短路過程中發出停用訊號仍不能關閉穩壓器。此時，穩定後的電源電流約為1,800毫安培，大幅高於LDO1測試中的500毫安培。
產生閉鎖現象
從上述測試結果可以清楚看出，在短路時，尤其是在工作溫度很高時，會無法關閉穩壓器。也就是說，除了通道元件，一定還存有寄生元件產生的其他導電通道。在仔細研究電路圖和電路板布局設計之後，可找出電路中主要的寄生部分(圖5)。通道元件PMOS布局在N型井(N-well)_1區內，回授電阻R1和R2 均為高阻抗多晶矽電阻器，並布局在連接至輸出端的N-well_2上，為了便於連接，N-well_1和N-well_2相鄰布局。
在這種情況下，通道元件PMOS的P+源極和穩壓器輸出端之間很可能產生一條閉鎖通道PNPN，如圖5右側所示。一個PNP電晶體─PNP1的P+源極、N-well_1和p基片接地，構成另一個PNP電晶體─PNP2通道元件的P+源極、N-well_1和P+漏極連接到穩壓器輸出端。NPN的N- well_1、p基片和N-well_2連接至穩壓器輸出端，Rn、Rn0、Rp和Rp0分別是N-well_1和p基片中的分布電阻。
顯而易見，PNP1和NPN構成P+源極和穩壓器輸出端NPN射極之間的閉鎖通道。當Vout接地時，NPN的射極基極電壓等於Rp的壓降。當該壓降增至與射極─基極結的電暈起始電壓相等時，就會啟動NPN電晶體。
如果Rn阻抗夠高，就會啟動PNP1和PNP2。因此，只要滿足所有這些條件，就會出現閉鎖現象。在室溫條件下，PN結啟動電壓約為0.7伏特，但該啟動電壓會隨著溫度升高而降低，因此在較高工作溫度下更容易發生閉鎖現象。
如圖2所示，在短路過程中，LDO1通過閉鎖通道和PNP2的電流約為500毫安培。由於功率元件NMOSFET充當限流電阻器，因此，閉鎖電流不會任意升高。其接通電阻會隨傳導電流和溫度的升高而上升。因此，如果沒有NMOSFET，短路就會損壞穩壓器。
在LDO2中，寄生部分在短路時傳導的電流為1,800毫安培。兩個LDO之所以會出現如此差異的現象，主要是因為LDO2的Rp的阻抗高得多。在 LDO2的布局中，N-well_2周遭沒有P+護圈，即使在室溫條件下，也會發生閉鎖現象。必須特別提出的是，只有當初始瞬態電流足夠高時，才會觸發閉鎖。
加裝限流電阻器
綜合以上實驗結果，即可了解只須要多連接一個限流電阻器Rs，就不會產生閉鎖現象。如圖1(b)所示，只要在N-well_2和LDO輸出端之間連接一個小電阻R3，例如1K，而不是直接連接，NPN的射極─基極就不會出現正向偏壓，從而避免產生閉鎖通道，這個電阻器不會影響穩壓器的任何其他性能。圖6所示為對配備了該電阻器的LDO3進行測試的結果。顯然，在短路過程中，當發出停用訊號時，穩壓器順利關閉。
閉鎖現象易破壞LDO
在發生短路時，LDO1和LDO2都因為閉鎖現象而未能關閉。此結果在一般應用中並不會造成問題，然而在輸出端短路接地卻可能破壞LDO。在短路過程中，可能觸發從通道元件的P+源極到回授電阻基片(N-well_2)之間的PNPN(閉鎖)通道，透過為LDO3的N-well_2和輸出端之間加裝一個小電阻R3，就能成功阻止出現閉鎖現象。