Аналоговый биполярно-полевой БМК с расширенными функциональн

О. Дворников, В. Чеховский

Аналоговый биполярно-полевой БМК с расширенными функциональными возможностями

    Для проектирования многоканальных ИС ядерной электроники по биполярно-полевой технологии разработан специализированный БМК. Оригинальная топология макрофрагмента, универсальные конструкции активных элементов и контактных площадок, хорошие частотные и шумовые характеристики n-p-n (Ft > 3 ГГц, Rbb < 35 Ом,) и p-JFET транзисторов (Up = 23 В, Ft > 120 MГц) позволяют реализовать на БМК широкий спектр аналоговых ИС: импульсные усилители с RC-CR фильтрами, каскодные усилители, операционные усилители с входными каскадами на n-p-n, p-n-p, p-JFET транзисторах, трансимпедансные усилители с малым входным сопротивлением, широкополосные токовые усилители.


Рис. 1

    БМК (рис. 1) включает 4 идентичных канала, каждый из которых состоит из двух макрофрагментов (рис. 2). По периферии БМК размещены сложно-функциональные контактные площадки, которые либо выполняют функции контактных площадок ИС, либо используются как схемные элементы. Всего сложно-функциональных контактных площадок 54, они могут быть следующих типов:
PAD2Q два многоэмиттерных малошумящих n-p-n транзистора (обозн. цифрой 2 на рис. 2). Малошумящий n-p-n транзистор, входящий в элемент PAD2Q, представляет собой 9-ти эмиттерный транзистор с сопротивлением базовой области менее 35 Ом. Возможно частичное масштабирование параметров транзистора, направленное на уменьшение емкости эмиттерного перехода и сдвига максимума зависимости коэффициента передачи тока в схеме с общим эмиттером b в область малых токов.
    Pspice модель малошумящего n-p-n транзистора следующая:

.MODEL PAD2Q9 npn IS=9.9e-17 xti=3 BF=104 VAF=24 IKF=63m ISE=9.9e-17
+ xtb=1.5 NE=1.2 BR=0.7 VAR=20 IKR=.99m ISC=2.38E-13 NC=2 RB=28.6
+ IRB=.105m RBM=9.52 RE=0.476 RC=15.1 CJE=1.52p MJE=88m VJE=0.75
+ EG=1.11 CJC=1.92p MJC=88m VJC=0.82 XCJC=0.2 CJS=2.24p MJS=0.5
+ VJS=0.75 tr=10n tf=15p itf=10.5m vtf=20 xtf=2




Рис. 2

PADJ малошумящий p-JFET (обозн. 3 на рис. 2), который имеет 8 полосковых затворов, максимальный ток стока 1014 мА при напряжении отсечки 2,12,7 В и граничную частоту усиления более 120 МГц. Возможно частичное масштабирование параметров транзистора за счет подключения разного количества затворов.
    Pspice модель малошумящего p-JFET транзистора:

.MODEL PADJ8 pjf Vto=-3.16 beta=.94m lambda=0.01 Is=1E-16 Rd=12 Rs=12
+ Cgd=4.165p Cgs=4.165p FC=0.5 PB=1



PADJDG два двухзатворных p-JFET (обозн. 4 на рис. 2). р-JFET транзистор, входящий в элемент PADJDG, представляет собой полевой транзистор, управляемый p-n переходом с каналом р-типа и двумя затворами n-типа, каждый из которых может быть соединен со схемой.


Рис. 3

PADC МОП конденсатор величиной 2,12 пФ (обозн. 5 на рис. 2). МОП конденсаторы БМК (PADC, C0_9P) имеют одинаковую конструкцию, которая позволяет использовать в схеме барьерную емкость полупроводниковой обкладки, и отличаются только величиной. На рис. 3 вывод С1 принадлежит металлической, а вывод С2 полупроводниковой обкладке конденсатора, вывод С3 контакт к изолирующему n-карману, который можно использовать для подключения к схеме барьерной емкости Dp+n или необходимо соединить с самым высоким потенциалом схемы. Вывод Sub это контакт к подложке p-типа, на который подают самый отрицательный потенциал схемы.
    Элементы Dp+n и Dn-sub описываются следующими Pspice моделями:

.MODEL Dp+n (D IS=? RS=Rn- Xti=3 Cjo=? M=0.33 Vj=0.85 Fc=0.5)
.MODEL Dn-sub (D IS=? RS=Rsub Xti=3 Cjo=? M=0.5 Vj=0.74 Fc=0.5)

    Заметим, что последовательные сопротивления электрической схемы Rn- и Rsub входят в модели диодов и поэтому не описываются в схеме электрической принципиальной, а сопротивления Rp+ и Rn+ необходимо обязательно подключить. Величина сопротивлений и Pspice параметры диодов приведены в табл. 1. Сопротивление подложки (Rsub) для конденсатора C0_9P зависит от его удаления от контакта к подложке, поэтому в таблице указан наихудший случай для самого отдаленного конденсатора при одном контакте к подложке. В реальной схеме эта величина в среднем составит 200300 Ом.
Таблица 1. Pspice параметры МОП конденсаторов     RP+, Om Rn-, Om RP+, Om Rsub, Om CJO, pF IS, e-16 A CO_9P, 0,9 pF Dp+n
Dn-sub 150
  4,2
  71,5
   






Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2017 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.