Соклоф С. Аналоговые интегральные схемы (1988) (1095417), страница 98

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 98)

6, рр. 784 — ?88, ОеьеспЬег, !976. ОпИ«д ТесЬтса! РнЫ1саИопз, Мойегп Арр!ссаИопь о1 !и!енса!ей СсгспИь, ТЛВ Воо!сь, 1974. Ьчо1/ Н. Р. 5ет!сопдисгогь, СЬарз, 1 апд 3, !Ьсйеу, 197!. Аналоговые к«сочи, схема «мборки и хранения Соллейу А А. Лпа!о8 !и!ей!асей С!гсшЬЬ %Иву, 1975. Е.влу,/, О. НапдЬооЬ о! Е!ее!гонге С!гсшс 0 Идп, Ргепйсе-НаИ, 1976, Еелу 7. О. Манив! !ог М. О. 5.

Оьегз, йевсоп, !975. Мсгсея В. 0-С Атрййегв, СЬар. 6, Вийе!в'ог1Ь, !969. Мс!га 5. К. Ап !п1гойнсгюп!о О!Вйа! апй Апа!оу 1п1ейга1ед С1гснпз апй АррИсаИопв, Нагрег апй йосч, 1980, Ннтггральныг схемы специального назначения 661 В, 5, Рочгег РЕТз апд ТЬе|г Лрр|каИопз, СЬар. 9, РгепИсе.НаИ, !982. 5 „! О. р, НапдЬооЬ о[ МкгоснсиИ Оеь[цп впд АррИсаИопв, МсОгая.НИ|, 1980. 7 аиа Н,, 5гЬН Ниц О. 0[8! 1а| 1 п1е|,га1ед С|гси| Ьц СЬаР. 1 3, МсОга ч-Н[||, 1 977, Ь[п![ед ТесЬп|са| РиЬИсаИопь. Мос|егп Арр|каИопь о[ [п1ецга1ед С|гсиИв, ТАВ ВооЬь, 1974. Приборы с переносом заряда и аналоговые линии задерягяи В итал Х. О.

Е., Ьатб О. К. СЬагяе-Соир!ед Оечдсез апд ТЬе|г Арр1каИопз, МсОгаи-НИ|, 1980. В|лзргисЬ Н. 6. ЧЬ51 Е!есИотсь: М|сгоьИис|оге 5с[епсе, Чо|. 6, Асадегп!и Ргевь, 1982. 6!аяч А, В., 5ибаЛ-5Ьагрг 6. Е. 1п1ецга1ед С1гсш| Епц!пеег!пц, Адд!ьоп-%еь!еу 1977. Ноазэи 6. 5. СЬагце-Тгапь!ег Осе[сев, %Иеу, 1978. Л!г!гл К,, Вит О. СЬагяе-Соир!ед Юеч[сеь: ТесЬпо1о97 апд АррИсаИопз, ! ЕЕЕ Ргет, 1977. МгНтал 7. ЛИсгое!ес1гоп|сь, МсОгаьч-НИ[, 19?9.

5гзвдл С. Н., ТотрзгН М. р. СЬагце Тгапь[ег Оегдст, Асадет|с Ргет, 1975, Уалд Е. 5. Рипдагпеп1а|ь о! 5еткопдис|ог Оеч!сез, СЬар.![„Мсбгая'-НИ!, 1978. Оитозлеьтронияа Ваг-[ео А, 5епнсопдис|огв апд Е[ес1гоп!с Оечкея, РгспИсе-НаИ, !984. Вагиоз!К М, К.

Гипдатеп!а|ь о! ОРИса| ГИЬег Соттип|саИопь, Асадет|с Ргеи, !981. СааргН А. Ор1ое|ес1гоп|ся, МсОгачч-НИ[, |978. ЕИол 6. Р!Ьег Ор|кз 1п СопппнпкаИопь 5уз1етв, Магсе| ОеЬ!гег, 1978. ЕНол 6. К., Е|шл Н. А. Е|ес|го-орИся НапдЬооЬ, Магсе| ОеЬЬег, 1979. 6адНоау К. Н., Катр 5.

ОрИса| Сотпшп|саИопь, %Иву, !976. Негтаи М. А. 5ет|сопдис1ог Ор1ое[ес1гоп!сь, %!!еу, 1980. Нотгз М..!., Мотали О. ОрИся| Р!Ьег СоттитсаИооь, %1[еу, 1980. Као С. К. ОрИса| Р|Ьег 5уь|егпьг ТесЬпо[о9у, Ось!дп, апд ЛррИсаИопз, Мсбгатт НШ, 1982. Кигглги /, А. Р[ЬегорИсз, ТАВ ВооЬв, 1980. Телег У. О, НапдЬооЬ о[ Е1ес1гошс С!гсиИ Оеь!Кпз, РгепИсе-НаИ, 1976. Мг[ел К., Вшз О, СЬагяе-Соир!ед Осчкев; Тесппо|оКу апд ЛррИсаИопз, 1ЕЕЕ Ргеьв, 1977. МН!гг 5. Е., СЬриоигй А.

6. ОрИса| Е!Ьег Те|есотпнпнсаИопя, Асадеппс Ргет, ! 979. М|ть р. Л1, Ь!8Ь|-Веат Соттип|саИопь, Ноччагд М. 5ать, 1975. Раааоог Х. !. ОРИса| Ргосетеь [п 5еткопдис1огь, РгепИсе-На||, 1971. 5ггррг| К. 6. Ор|ое|ес1гопкв, Кев1оп, 1981. 5ге 5. М. РЬуясь о1 5ет!сойдис1ог Ьеч!сеь, %Игу, 1969. Ьчо!7 Н, р. НапдЬооЬ о1 Р|Ьег ОрИсы ТЬеогу апд АррИсаИопя, Оаг!апд, 1979. л[рргиг НС специального назначения рНгбел р. Е!ее!гоп[с !п1едга1ед С!гсиИь апд 5уь1еть, Чап 1ноАгч н1 Ке|пЬо|д, 19?0.

6ггигие А. В. Апа[оц !п[ецга1ед С|гсш| ОеКдп, Чап Нов|ганг| Ке<пЬо!д, 1972. [Имеется перевод; Гребен Л, Б. Проектирование аналоговых интегральных схем, — М. Энергия, 1976.) [гив 7 О Мяпна1 !ог !п[ечгл[ед С1гсш| 1[явсь, Кеь1оп, 1973. Л! ни[| И.

5о|н| 5|з1е С|гсш1 Оеыин Иь гч Манна|, СЬар. 6, Кеь1оп, 1977, Приложения А. Физические постоянные, коэффициенты преобразования, параметры ! Л = !О 4 мкм = !О-в см = ГО лв м 1 380.10-вв Дж/К = 8,62 1О " эВ/К вЂ” 1,602 1О в" Кл 1 лгим = 10- в м = ! 0-' см = ! 0 000 А 1 иил = 0,001 дюйма = 25,4 мкм 1 нм = !0 ' м = !0 в мкм = 10 А 8,854 10 'в Фlсм Ангстрем Постоянная Больцмана Заряд электрона Л1пкролгетр Л1 ил Нанометр Диэлектрическая проницаемость пакуума Л1агнитная пронппаемость вакуума Постоянная Планка тепловое напряжение мкм нм е„ 4п !О в Гн/см 6,625 10 'в Дж с лт74 «в 25,85 мВ прп 300 К (27 'С) 2,998 !О'в смlс Скорость света в вакууме ЗО, Кремний Германий СаАэ 10,9 3,8 11,8 16,0 Дьэлектрическаи постоянная е, !относительная пронипаь л ость) Д!прина эапрешенной энергетической зоны Ео пря 300 К, эВ Подвижность электронов, ря при 300!С смОВ с Подвижность дырок ря прп 300 К, смИВ с Концентрация носи~елей, пв прн 300 К, см в Скорость электрона в насышеннн пня п смгс Пасышепность электрического поля Еьдг, В!см 0,67 1,43 1350 3900 1900 500 2,1 ° 1О'в ' 1,1 !От ! 4 !Плв 0,6 10в 2 10в 0,8 !О' 2, гов 3 10в Б.

Проводимости транзистора 5.1. Провод!скости биполярного транзиоторп. Лля биполярного транзистора, работающего в активном режиме (переход змиттер — база открыт, а переход коллектор — база закрыт), токи, Приложения протекающие через транзистор, определяются следукикнмн ионными соотношеннямив 1с =! ехр !У уУ ); ~к = — 1с' )в = !вс ехр !Уае/лУ,), где л — безразмерная постоянная от ! до 2, обычно около ),5; по определению lв = Iсф, где р = йм — коэффициент передачк по току транзистора.

Ширина обедиеияопв слоя ~апов~ ~ ~» — ууоив1 — о~ итар и Рис. В К Мслуляиия шириии баям Из этих простых экспоненцпальных зависимостей можно определить динамические входную и передаточную проводимости; прямая динамическая передаточная проводимость д = д)с!дУви =. — )с!Ут', динамическая вхсдлая эмиттерная проводимость доь = = д)кМУси = д)седрик = Яв: динамическая входная базовая проводимость аьо = д!в/дУвк в в(Улт Приведенное выше соотношение для /с показывает, что имеет место экспоненциальная зависимость коллектопного тока от напряжения база — эмиттер !'вс, но нет явной зависимости 1с от коллекторного напряжения Тем не менее, как будет показано ниже, в действительности существует слабая зависимость Ус от напряжения на коллекторе вследствие эффекта модуляции ширины базы или эффекта Эрли, Обратный ток коллектора !то обратно пропорционален эффективной или эвектрическсй ширине базы !и'а транзистора, т, е.

агс се !/Кв. На рис. Б.! показана как реальная ширина базы !е'в, так и ее эффективная ширина !гв. Различие этих двух зна- 564 Прилалсан ил чений объясняется распространением обедненных областей пере ходов эмиттер — база и коллектор — база на область базы, вслед ствие чего эффективная ширина базы может стать много меньше ее реальной ширины, Ширина обедненного слоя перехода коллектор — база растет с увеличением коллекторного напряжения, поэтому с ростом коллекторного напряжения эффективная ширина базы 62в уменьшается, а /го увеличивается.

Это в свою очередь приводит к увеличению /с. Именно из-за этих процессов /с становится функцией коллекторного напряжения, слабо увеличиваясь с ростом этого напряжения. У Рис. Б.2. Схема лла расчета коллекториоа проводимости. Диналшческая проаодилаость коллектор — влаиттер д,. определяется выражением д„= д/с/д)хсв, которое можно переписать в виде "/о л/с л/го """в "! св йха а ахов с//го Яах' лаев лксв ж (ехр ()/ве/)/тН ( — /го/%'в) (д)ахв/сй'св) 1 ° (Б 1) Теперь определим коэффициент модуляции ширины базы или напряжение Зрли Ул..

1/)/А — (1/~ах В) (с()а' В/с/ а св). (Б.2) Подставляя (Б.2) в (Б.1), получим Приложения Напряжение Эрли большинства транзисторов лежит в диапазоне от 100 до 300 В. Например, если )гл = 200 В при токе / — 1,0 мА, то пРоводимость усе Равна д„е /е/(гл 1 О мА/200 В = 1000 мкА/200 В * 5 мкСм. Обратйая величина 1/асс называется динамическим сопрогпивлепием коллектор— вмитпгер, и для приведенного выше примера она равна гсе 1/гг = )гя//с 200 В/1,0 мА 200 кОм. динамическая проводимость самого коллектора д, является функнией д и соединена последовательно с эмиттером и базой транзистора. Расчет динамической коллекторной проводимости р, проведем на основе схемы на рис. Б.2.

Представим транзистор в виде параллельного соединения идеального транзистора (т. е. о„= 0), в котором г', = д иь„и проводимости коллектор — эмиттер а„, которая присуща самому транзистору. В этом случае общий ток коллектора транзистора на переменномтоке г', я„оь,+ + Ьгсеосе йсссоье + ксеос так Кан Ос Осе Поскольку оье оь ее~ оь (ь2в и ое (е~е (гь + + (,) 2в, получим оь — (ьХв — (сь + () 2в — г с'в— — (ь (Яв лс Яв). Ток базы !ь И„оь,/(), поэтому вье — (,Яв— — (д рь /()) (2в + Ев). Решая последнее уравнение относительно ггм, получим иьс 11 + (д„/(1) (л.в + Лв) ) — (савв, так что оь = — (,Хв/(1 + (д /5) (Ев+ лв)) Подставив эту формулу для и„в соотношение для („ полученное выше, найдем а (г,ге) (с = Ьгсиоьс + Ксеис = ( ( (а ((11(г + рв) + Ьгсеие.

(Б э) Перенося все члены с (, в левую часть и вынося г', за скобки, получим ассов с~ + ( 1 (, /ни)(е +с 1~ Кос с (Б. 5) Решая (Б.5) относительно д, = (,/о„найдем выражение для гг,( Все (+а ге(1(+а.(хе+к 1/51 а'»1( + а (ге + Ув)/Й (Б.б) (+((„не+ай„(г~+ гв)/р Поскольку д„= /с/(/г н д„е = /о/)г.„(Б.6) можно переписать в виде Приложения о атоса и„— -'т'д о 3, ! раас.

Б.Э. Выходиые (коалекториые) характеристики ~раизистора, ( На рнс. Б.З показаны коллекторные характеристики (выходные характеристики при включении транзистора по схеме с общим эмиттером), причем кривые 1с (Усв) приведены при разных значениях базового тока /и. Наклон кривой 1с (Уси) равен динамической проводимости коллектор — эмиттер йе = Ис/ЙУсв 1с/У„. Если этн кривые экстраполировать влево от области активной работы и провести эти линии до пересечения с осью абсцисс, то все оии пересекутся примерно в одной точке, которая соответствует напряжению — У, В заключение интересно сравнить влияние напряжения база— эмитгер У„и и коллекторного напряжения (Усв или Уси) на коллекторный ток.

Запишем равенство 1, й„,с, + д„с„. Поскольку обе проводимости пропорциональны начальному току коллектора (д„ = 1с/Ут и й„, = /с/Ул) отношение й„/д,. не аависит от 1с, т. е. д„/д = У„/Уг. При Ул ж 200 В н Уг = 25 мВ это отношение принимает значение ды/йее Ул/Ут ж 200 В/25 мВ = 8000. Таким образом, влияние входного напряжения Уаа на коллекторный ток гораздо сильнее, чем выходного напряжения Уси.

Это позволяет получать очень большие коэффициенты усиления даже при использовании только одного транзисторного каскада, особенно при использовании активной нагрузки. Полученный результат показывает, что если 7в = О, то и, ° = 1с/Ул = д„, ад, не зависит от 2и. С другой стороны, при боль. шнх Ек, таких, что (1с/Ут) 7и = д„Як,зх р, проводимость кол. лектора будет примерно ограничена д„= 1с/5У„, а соответствую. щее динамическое сопротивление коллектора г, = 5У„/1с. Вследствие этих ограничений проводимость может быть очень неболь.

шой, например если У„= 200 В, 1с = !,0 мА, как и в предыдущем примере, а 5 = )00, то д, = 1с/5Уя = 1 мА/100 200 В = = 50 нСм, а соответствующее сопротивление г, = 1/д, = 20 МОм. Приложения Б,2. Передаточные проводимости полевых транзисторов, У полевого транзистора с рп-переходом в области насыщения (активный режим), где ) Уов — Уов! ~ ! Ур(, передаточная характеристика между током затвор — исток /ое и напряженнем затвор — исток Уов примерно определяется выражением / = / ве (1 — Увз/Ур)' при О 4 ) Уов) 4 ) Ц, где Уе — напряжение отсечки, а /овв = /о, при Уов = О.

Динамическая передаточная проводимость ды или а задается формулой Км = 0т = Ное/дУвв = 2/овв/( — Ур) (1 — Увв/Уе) (Б 8) Это выражение можно переписать в виде йм =- дп = (2/оее/( — Ур)1 (/ов//оез) О2 -2(! ва//ы)н'/( — Ур) =8мо(/ое//ом)ые (Б.9) где дно = д, о = 2/оев/( — Ур). Все предыдущие уравнения справедливы как для п-канальных, так и для р-канальных полевых транзисторов с рп-переходом, а передаточные проводимости алгебраическн положительны в обоих случаях. У МОП-транзистора в области насыщения (активный режим), где ) Уоз) г ) Уое — У~! и ) Уое)2> (У,(, передаточная характеристика /оз (Уое) примерно задается выражением /ов К(1'ов — У,)е, где К вЂ” постоЯннаЯ с РазмеРностью А/В', а У вЂ” пороговое напряжение открытия канала (не путать с тепловым напряжением).

Динамическая передаточная проводимость определяется выражением дм = ~л = Нов/е(Увз = 2К (Увз — У~) = = 2/ое/(Ува — У~) = 2 (К/оь) ' ° (Б.10) Так же как и в предыдущем случае, приведенные уравнения справедливы как для п-канальных, так и для р-канальных МОП- транзисторов, причем для обоих типов транзисторов передаточные проводимости положительны. Параметр К МОП-транзистора определяется по формулв К =- рС„, ((У//.)/2 = и (е„,/!,„) ()У//),2, (Б.11) где р — подвижность заряженных носителей в поверхностном инверсионном слое, С,„= е,„/!„„— емкость, отнесенная к единице площади й!ОП-конденсатора, который формируется затвором, подзатворным окислом и поверхностным инверсионным слоем, — диэлектрическая проницаемость подзатворного окисла (Ь!О,) ж 3,! !О " Ф/см, !,„— толщина слоя подзатворного окисла, (У//.

Характеристики

Список файлов книги