Рассмотрение разных вариантов схем источника опорного напряжения, равного ширине запрещённой зоны. Выбор конструкции, расчёт реакции на изменение температуры и напряжения питания. Изучение основ измерения параметров устройств при технологическом уходе.
Аннотация к работе
1.3.4 Примеры простейших электрических схем ИОН с выходным напряжением, равным ширине запрещенной зоны2.3 Схема источника опорного напряжения, равного ширине запрещенной зоны3.1 Моделирование параметров ИОН без технологического уходаЭтот раздел посвящен технологии Кремний На Изоляторе (КНИ), на которой базируются модели элементов, используемые для проектирования ИОН. В нем описаны свойства КНИ - технологии, ее особенности, плюсы и минусы, структура транзисторов их особенности в плане технологической реализации. Более десяти лет назад компанией IBM были представлены первые высокопроизводительные серверы, изготовленные но технологии кремний-на-изоляторе 0.25 мкм, результат 20 летнего путешествия от первых подложек кремний-на-сапфире. Сейчас, продукты, изготовленные по КНИ-технологии, используются там, где требуется высокая скорость, функциональность и низкое потребление энергии, включая серверы, процессоры, принтеры, игровые консоли, сетевые системы, хранилища данных и устройства со сверхнизким потреблением энергии, такие как наручные часы и самодвижущиеся приспособления. Эффект плавающей подложки в частично-обедненных КНИ МОП транзисторах вызывал некоторые проблемы при проектировании, поскольку стало необходимо учитывать изменения параметров устройств, связанные не только с размерами, но и со временем.Т.к. в схемах источника опорного напряжения, равного ширине запрещенной зоны используются диоды, то стоит уделить особо внимание такому полупроводниковому прибору, как диод. На рисунке 1.1. представлена зависимость тока диода, нормированного на тепловой ток от напряжения диода, нормированного на температурный потенциал. температура удвоения теплового тока (при повышении температуры на величину тепловой ток удваивается). Как очевидно из "предыдущих" соотношений, при увеличении ширины запрещенной зоны полупроводника величина теплового тока снижается, однако его температурная зависимость возрастает (снижается температура удвоения теплового тока). При обратном смещении температурная зависимость ВАХ идеализированного диода сводится к температурной зависимости теплового тока, рассмотренной ранее.Идеальный источник опорного напряжения (ИОН) обеспечивает выходное напряжение, не зависящее от напряжения питания, температуры и прочих внешних факторов (например, механических напряжений, времени и т.д.).Температурный коэффициент () - отношение изменения выходного напряжения к вызывающему его изменению температуры, нормированное на значение выходного напряжение при 25°. Нестабильность по выходному напряжению () - относительное изменение выходного напряжения при изменении выходного напряжения, приведенное к 1 В изменения выходного напряжения, при отсутствии других дестабилизирующих факторов. Напряжение шума на выходе (действующее или от пика к пику) () - отношение шума (среднее квадратичное или от пика к пику) на выходе в заданной полосе частот при заданной температуре (как правило, задаются полосы частот 0.1 Гц … 10 Гц и 10 Гц … 10 КГЦ при температуре 25°С) Измеряется в МКВ. НПВН представляет собой относительное изменение выходного напряжения при изменении входного напряжения, а НПТН относительное изменение выходного напряжения при изменении выходного тока. Принцип построения ИОН с напряжением, равным ширине запрещенной зоны, с низким температурным коэффициентом состоит в компенсации отрицательного температурного дрейфа опорного диода напряжением с положительным дрейфом, которое вырабатывается специальным блоком (генератор напряжения пропорционального абсолютной температуре (РТАТГЕНЕРАТОР)) (рисунок 1.10.). Т.е. выходное напряжение ИОН получается как результат вычитания напряжение диода в прямом включении, которое имеет отрицательный коэффициент температурной зависимости CTAT (Complementary to Absolute Temperature), из напряжения, которое имеет положительную зависимость PTAT (Proportional to Absolute Temperature) от температуры.В данной главе были рассмотрены следующие вопросы: · особенности технология КНИ · представлены три основных подхода для создания ИОН: - источники с применением Зенеровского диодаВ практической части будет рассмотрена схема источника опорного напряжения с напряжением, равным ширине запрещенной зоны, взятая из источника [1]. , токи, протекающие через транзисторы левой и правой части равны, то напряжение на стоке MP11 будет больше напряжения на стоке MP12. Меньше напряжение на стоке MP12 меньше напряжение на затворе MN22 меньше зарядов будут стекать в землю больше напряжение на стоке транзистора MP22.Но т.к. затвор и сток транзистора MP22 соединены, то чем больше напряжение на стоке MP22, тем больше напряжение на затворе меньше ток. Больше напряжение на стоке MP12 больше напряжение на затворе MN22 больше зарядов будут стекать в землю меньше напряжение на стоке транзистора MP22.Но т.к. затвор и сток транзистора MP22 соединены, то чем меньше напряжение на стоке MP22, тем меньше напряжение на затворе больше ток. Меньше напряжение на стоке MP12 меньше напряжение на затворе MN22 меньше зарядов будут
План
Оглавление источник опорный напряжение питание
Список сокращений
Введение
Глава 1. Литературный обзор
1.1 КНИ структура
1.2 Диод
1.3 Источники опорного напряжения
Вывод
В данной главе были рассмотрены следующие вопросы: · особенности технология КНИ
· температурная зависимость ВАХ диода
· параметры ИОН
· основные принципы проектирования ИОН
· представлены три основных подхода для создания ИОН: - источники с применением Зенеровского диода
- источники на МОП транзисторах со встроенным и индуцированным каналами
- источники опорного напряжения, равного ширине запрещенной зоны.