способ включения полевого транзистора с управляющим p-n- переходом
Классы МПК: | H01L29/80 с полевым эффектом, создаваемым при помощи управляющего p-n-перехода или другого выпрямляющего перехода |
Автор(ы): | Дворников Олег Владимирович[BY], Просандеев Дмитрий Евгеньевич[BY], Володкевич Александр Антонович[BY] |
Патентообладатель(и): | Минский научно-исследовательский приборостроительный институт (BY) |
Приоритеты: |
подача заявки:
1992-04-13 публикация патента:
20.10.1995 |
Использование: в микроэлектронике. Сущность изобретения: способ включения полевого транзистора с управляющим p-n-переходом заключается в том, что на затвор транзистора подают входной сигнал, на сток и исток подают напряжение смещения и обеспечивают работу транзистора в линейной области вольт-амперных характеристик. Величины напряжений смешения стока и истока выбирают такими, чтобы переход затвор-исток был смещен в прямом направлении, а переход затвор-сток в обратном. Выполняя определенное соотношение величин напряжений, обеспечивают равенство по абсолютной величине токов затвор-исток и затвор-сток и их взаимную компенсацию. 2 ил. 1 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Формула изобретения
СПОСОБ ВКЛЮЧЕНИЯ ПОЛЕВОГО ТРАНЗИСТОРА С УПРАВЛЯЮЩИМ P-N-ПЕРЕХОДОМ, включающий подачу на затвор управляющего сигнала, приложение к стоку и истоку напряжений смещения, обеспечивающих работу полевого транзистора в линейной области вольтамперной характеристики при смещении перехода затвор-сток в обратном направлении, отличающийся тем, что величину напряжения смещения, прилагаемую к истоку, выбирают из условия обеспечения смещения перехода затвор-исток в прямом направлении при удовлетворении соотношения абсолютных значений падений напряжения на переходах затвор-сток и затвор-исток условию
где


Uотс напряжение отсечки, В;
m безразмерный фактор, характеризующий отклонение вольтамперных характеристик от идеальной, 0,5



Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к способам включения полевых транзисторов с управляющим p-n-переходом (ПТУП) и может использоваться как в аналоговых, так и цифровых интегральных схемах, преимущественно в каскадах с крайне малым входным током. Известен способ включения ПТУП в дифференциальном усилителе, при котором на сток и исток подают соответствующее напряжение смещения, а на затвор подают входной сигнал и токовое смещение, причем величина токового смещения равна току затвора ПТУП, а направление противоположно току затвора [1]Данное техническое решение позволяет уменьшить входной ток ПТУП путем его компенсации. Недостатком такого способа включения ПТУП является высокий уровень шумов и сложность практической реализации токового смещения затвора, равного по величине и противоположного по направлению току затвора ПТУП, требующая использования сложных технологических процессов. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ включения ПТУП, использованный в дифференциальном усилителе, при котором на сток и исток подают соответствующее смещение, на затвор подают входной сигнал, причем величины напряжения смещения, подаваемого на сток и исток, выбирают такими, чтобы ПТУП работал в линейной области вольтамперных характеристик (ВАХ) [2] т.е. выполнялось условие
Uис < Uотс, где Uис напряжение между истоком и стоком;
Uотс напряжение отсечки. Данное техническое решение обладает наилучшей совокупностью параметров: малыми шумами и входным током. Недостатком технического решения [2] является относительно высокий уровень входных токов при предельно низком уровне шумов. Целью изобретения является снижение входного тока ПТУП при сохранении низкого уровня шумов. Цель достигается тем, что в способе включения ПТУП, включающем подачу на затвор управляющего сигнала, приложение к стоку и истоку напряжений смещения, обеспечивающих работу полевого транзистора в линейной области вольт-амперной характеристики при смещении перехода за- твор-сток в обратном направлении, величину напряжения смещения, прилагаемую к истоку, выбирают из условия обеспечения смещения перехода затвор-исток в прямом направлении при удовлетворении соотношения абсолютных значении падений напряжения на переходах затвор-сток и затвор-исток условию





(1) где


Uотс напряжение отсечки, В;
m безразмерный фактор, характеризующий отклонение ВАХ от идеальной, 0,5





T температура в градусах, К;
q заряд электрона, Кулон;
K 1,38


q 1,6 x 10-19 K. Сущность изобретения состоит в том, что при данной схеме включения ПТУП выполнением соотношения формулы изобретения обеспечивается равенство по абсолютной величине токов затвор-исток и затвор-сток, а встречным направлением их взаимная компенсация и суммарный ток затвора ПТУП равен нулю. На фиг.1 представлена схема включения ПТУП в соответствии с данным способом; на фиг.2 типовая структура n-канального транзистора ПТУП. Способ включения предусматривает задание в ПТУП 1 истокового и стокового смещения через соответствующие источники 2 и 3 питания и соединение затвора ПТУП с источником 4 управляющего напряжения Uз. Рассмотрим работу ПТУП, если используется n-канальный транзистор, сформированный на полупроводниковой подложке р-типа 5, с эпитаксиальным слоем n-типа 6, в котором при помощи разделительных областей р+-типа 7 сформирован электрически изолированный карман, а также сформированы области истока 8 и стока 9 n+-типа проводимости, затвора 10 р-типа проводимости. В диэлектрическом окисле 11, покрывающем поверхность прибора, вскрыты окна и сформированы выводы 12 ко всем указанным областям. При подаче на ПТУП напряжения исток-сток таким образом, что потенциал стока более высокий, чем истока, по каналу ПТУП будет протекать ток по направлению от стока к истоку, который вызовет падение напряжения на канале. Считаем, что потенциал канала в точке с координатой Х 0 равен потенциалу затвора, тогда часть канала между 0














