Конструирование и технология полупроводниковых интегральных микросхем на униполярных транзисторах. Чернышова Т.И - 14 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

ходное напряжение, определяемое выражениями (24), (25). Тогда выходное напряжение инвертора с
учетом влияния подложки и первого неравенства можно рассчитать по формуле
()
пвыхвыхпвыхвых
1 KUUKUU −=−≤
′
, (29)
где U
вых
– напряжение без учета влияния подложки;
0и.п0и.п
п
UUUU
K
−ξ−−
ξ
=
– коэффициент влия-
ния подложки;
00п0
/2
з
CqNεε=ξ – постоянная величина для данного транзистора.
Влияние потенциала подложки на характеристики МДП-транзистора заключается в том, что его из-
менение модулирует толщину области объемного заряда и, следовательно, канала, изменяя ток стока I
с
.
Таким образом, подложка является как бы вторым затвором в МДП-транзисторе.
6.2 СТАТИЧЕСКИЙ РЕЖИМ РАБОТЫ ИНВЕРТОРА С ПАССИВНОЙ
НАГРУЗКОЙ И ДВУМЯ ИСТОЧНИКАМИ ПИТАНИЯ
Для повышения быстродействия на затвор транзистора часто подают напряжение от отдельного ис-
точника питания U
и.п2
> U
и.п.1
+U
0
(рис. 12). При этом нагрузочная характеристика перемещается в об-
ласть малых напряжений U
с1
и становится более крутой (кривые 2, 3 на рис. 10). Статическая характе-
ристика нагрузочного транзистора в этом случае описывается уравнением
()()
[
]
2
01и.п2и.п
2
0вых2и.п
01
1c
2
UUUUUU
S
I −−−−−=
. (30)
С повышением напряжения U
и.п2
нелинейность этой характеристики уменьшается, и быстродейст-
вие схемы в пределе стремится к быстродействию инвертора с линейной нагрузкой (резистором).
Передаточная характеристика инвертора имеет три участка (рис. 13), причем на каждом участке на-
грузочный транзистор открыт, так как
Рис. 12 Схема инвертора с
пассивной нагрузкой и двумя
источниками
питания
Рис. 13 Передаточная ха-
рактеристика инвертора при
U
и.п.2
>U
и.п.1
+U
01
U
и.п2
> U
и.п1
+U
0
. На участке АВ ключевой транзистор Т
2
закрыт и выходное напряжение U
вых
= U
и.п1
. На
участке ВС ключевой транзистор работает в пологой области, а на участке СD – в крутой области сто-
ковой характеристики. Приравнивая токи транзисторов Т
1
и Т
2
для участка СD, получим
()
(
)
[
]
()
[]
2
вых0вхвых02
2
0и.п12и.п
2
0вых2и.п01
2 UUUUSUUUUUUS −−=−−−−− . (31)
Отсюда
()( )
()( )
[]
()( )( )
[]
.
1
1
1
2
и.п0и.п2
2
02и.п
2
02и.п0вх
02и.п0вх
вых
+
−−−−+−−+−
→
→
+
−−+−
=
m
UUUUUmUUUUm
m
UUUUm
U
В формулах (30), (31) при необходимости можно учесть влияние подложки путем уменьшения на-
пряжения U
и.п.2
на величину K
п
U
вых
, эквивалентную повышению порогового напряжения нагрузочного
транзистора Т
1
. Для упрощения расчетов можно подставить в (31) вместо U
и.п.2
значение U
и.п.2
–
(K
п
U
и.п.1
)/2, достаточное для середины диапазона изменения выходного напряжения.
Обычно статический режим инвертора с двумя источниками питания рассчитывают аналогично
схеме с одним источником (см. рис. 13). Подставляя вторые неравенства, получим выражение для рас-
чета отношения значений удельной крутизны ключевого и нагрузочного транзистора, при котором вы-
полняется заданный статический режим:
(
)
()
()()
2
0
вых0
1
вх
0
вых
2
0и.п12и.п
2
0
0
вых2и.п
2 UUUU
UUUUUU
m
−−
−−−−
≥
. (32)

Страницы