63704 (589011), страница 5

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

Текст из файла (страница 5)

где - амплитуда в каждом узле из-за емкостной связи от такта;

- напряжение прямого смещения диода;

- напряжение заряда и разряда конденсатора, когда умножитель питается выходным током.

Для емкости , связанной с тактом, и паразитной емкости , в каждом узле имеем:

(5.2)

Хотя общий заряд, переносимый каждым диодом за время одного такта есть ( ) , ток, даваемый множителем на тактовой f будет

(5.3)

где -ток на выходе умножителя.

Заменяя и в (5.1), получим

(5.4)

и для N каскадов

. (5.5)

Преобразовывая (5.5) получим выражение для выходного напряжения :

(5.6)

Существует так же пульсирующее напряжение на выходе умножителя из-за нагрузочного сопротивления , разряжающего выходную емкость .Обычно выходная емкость достаточно велика, чтобы было мало по сравнению с выходным напряжением, так что

(5.7)

В практически используемом умножителе должна также быть гармоника из-за емкостей связи между тактами через диод.

При перекрывающихся тактах, тем не менее, тоже должен быть всплеск от другой фазы такта, когда изолирующий диод находится в проводящем состоянии. Величина всплеска от обеих фаз дается выражением

при (5.8)

где -емкость каждого диода, так что для не перекрывающихся тактовых сигналов (фаз)

(5.9)

и для перекрывающихся фаз

(5.10)

Из (5.6) следует, что умножение напряжения имеет место, если

(5.11)

Важно отметить, что это выражение не зависит от N, так что здесь в принципе нет ограничений на число каскадов в множителе такого типа. Более того, если последнее выражение удовлетворяется, способность управления током также не зависит от числа каскадов умножителя. Из (5.6) следует:

(5.12)

где и -соответственно эквивалентные напряжения и сопротивления умножителя напряжения,

(5.13)

(5.14)

Формула (5.12) приводит к простой эквивалентной схеме выхода умножителя, показанной на рисунке 5.4.

При развитии данной модели для умножителя напряжения далее необходимо предложить, что конденсаторы полностью разряжаются и заряжаются до напряжения отсечки . На практике это не является препятствием благодаря нелинейности ВАХ и внутреннего последовательного сопротивления диодов . Это приводит к остаточному напряжению в дополнение к , остающемуся на другом конце цепочки диодов.

В конце каждого цикла, вызывающему нелинейный рост последовательного сопротивления умножителя при увеличении тока нагрузки. Однако делая достаточно малым, чтобы

, (5.15)

увеличение из-за этого эффекта будет меньше 5%.

На рисунке (5.5) показана схема умножителя, используемая в ЭСППЗУ на МНОП триггере-защелке. Хотя здесь используется технология р-канальных МОП транзисторов с алюминиевым затвором, в которой нельзя получить изолированный диод, цепочка умножителя может быть сделана, используя, как показано, МОП транзисторов в диодном включении. В этом случае прямое напряжение диода заменяется пороговым напряжением транзистора в (5.6). Получаем:

(5.16)

Поскольку в схеме показанной на рисунке (5.5) и ,а также учитывая, что пороговое напряжение транзистор равно 0,6 В, мы получаем:

(5.17)

В схеме, показанной на рисунке 5.5, тактовые сигналы генерируются двухкаскадными МОП инверторами, управляемыми от генератора. Кроме того, выход ограничивается последовательно соединенными цепочкой МОП транзисторов и диодами с защитой. Это необходимо для обеспечения превышения выходного напряжения над номиналом, если напряжение питания случайно уменьшится ниже своего значения.

Межкаскадная и паразитная емкости отличаются на порядок и значение межкаскадной емкости ограничивается единицами пикофарад. При моделировании получили =3,03 пФ, а =0,28 пФ. Подставляя эти значения в (5.17) и учитывая, что =5,1 мА и напряжение питания 5 В, получили в первом каскаде напряжение 4,654 В. При увеличении числа каскадов до семи получили требуемое значение умножаемого напряжения (около 30 В).

На рисунках 5.6 и 5.7 показаны результаты моделирования умножителя с нагрузкой и без нее.

Рисунок 5.6-Результат моделирования напряжения с нагрузкой

Рисунок 5.7- Результат моделирования напряжения без нагрузки

В качестве нагрузки используется RC-цепь общим сопротивлением 10 МОм.

5.2 Обоснование выбора площади запоминающей ячейки. Расчет соотношения емкостей

Как известно, для запоминания информации в запоминающих устройствах используются специальные транзисторы. Массив, состоящий из таких транзисторов, называется накопителем. Накопители бывают различных объемов от нескольких бит до сотен килобит. ЭСППЗУ в телевизорах седьмого поколения обладает объемом накопителя в 16К, где К=1024 бита. 16К является достаточно большим объемом и с точки зрения технологии изготовления накопитель по занимаемой площади будет самым большим. Чтобы уменьшить размеры накопителя необходимо иметь как можно меньшую запоминающую ячейку. На сегодняшний день существует несколько вариантов запоминающей ячейки. Один из них представлен на рисунке 5.2.1 Но малой площади ячейки еще не достаточно. Для нормальной работы ячейки надо знать соотношение емкостей. Одна емкость между двумя слоями поликремния С₁, другая – сумма емкостей С₂: инжектора, подзатворного окисла, N⁺- стока, толстого окисла. От этого отношения зависит работа всей ячейки, то есть будет ли происходить стирание, запись, считывание информации.

Рассчитаем соотношение емкостей для нескольких ячеек, то есть для ячеек имеющих разную общую площадь. В нашем распоряжении имеется ячейкис площадью 64, 76 и 90 мкм² . Первым рассмотрим отношение емкостей для ячейки с площадью 64 мкм². Значение емкости рассчитывается по формуле

(5.39)

где S – площадь поверхности объекта,

d – расстояние между поверхностями объекта,

ε – диэлектрическая проницаемость объекта,

ε₀ – относительная диэлектрическая проницаемость объекта.

Для простоты вычислений заменим параметр d на его обратную величину – а. Далее, для вычисления отношения не будем использовать произведение относительной диэлектрической проницаемости и диэлектрической проницаемости и поэтому формула (5.18) преобразуется в С=S а. Итак, емкость С₁будет равна 18,42, если S=19?025 и а=0,968. Емкость С₂ складывается из емкостей инжектора С₃, емкости подзатворного окисла С₄, емкости N⁺ стока С₅ и емкости на толстом окисле С₆. Суммарная емкость выражается формулой

С₂=С₃+С₄+С₅+С₆ (5.40)

Определим емкость инжектора зная, что S=1 мкм² и а=4,25, получим С₃ равным 4,25. Площадь подзатворного окисла равна 5,325 мкм² и а=1,36. В итоге получим, что емкость С₄ подзатворного окисла равна 7,74. Площадь N⁺ стока S=3мкм² и а=1,36. Емкость С₅ равна 3,69. Емкость С₆ на толстом окисле составит 0,576, если S=11,46 мкм² и а=0,05. Отношение С₁ к С₂ составит 1,17.

Теперь приведем расчет для ячейки площадью 76 мкм². Площадь поверхности поликремния S=24,185 мкм² и а=0,968. Емкость С₁ равна 23,41. Далее проведем аналогичный расчет емкостей С₃, С₄, С₅, С₆, зная, что площадь инжектора равна 4,25 мкм², площадь подзатворного окисла – 5,325 мкм², площадь N⁺ стока – 4,6 мкм², а площадь на толстом окисле – 15,38 мкм². Параметр а остался прежним, так как не изменилась толщина окмслов. Итка, С₃=4,25; С₄=7,24; С₅=3,69; С₆=0,769. Отношение С₁ к С₂ составит 1,46.

Для ячейки площадью 90 мкм² приведем только рассчитанные значения емкостей и отношение С₁ к С₂. С₃, С₄, С₅, С₆ равны соответственно 4,25; 7,39; 3,69; 1,103. Отношение С₁ к С₂ составило 1,8.э

Из вышепрведенных расчетов видно, что с увеличением площади ячеек растет соотношение емкостей.

При моделироании этих трех видов ячеек оказалось, что при стирании информации в ячейке с площадью 90 мкм² не открывается транзистор. Значит, эта модель ячейки нам не подходит. При дальнейшем моделировании ячейка с площадью 64 мкм² показала очень хорошие результаты, тро есть при стирании информации ячейка срабатвала , причем количество циклов стирания было в пределах десятков тысяч.

6. ОХРАНА ТРУДА И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗОПАСНЫХ И БЕЗВРЕДНЫХ УСЛОВИЙ ТРУДА ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ПОУПРОВОДНИКОВЫХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ ДЛЯ ПРОЕКТИРУЕМОГО ОБЪЕКТА

6.1 Нормы и работы для производственных помещения

Темой дипломного проекта является разработка электрически стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство для телевизоров седьмого поколения. Для разработки такого объекта необходимы не только знания в области микроэлектроники, но и также надо знать требования техники безопасности. Техника безопасности или охрана труда обеспечивает безвредные условия труда. Для обеспечения безвредных условий труда необходимо, чтобы в нормативно-технических и технологических документах кроме требований к качественному изготовлению изделий были предусмотрены требования безопасности [6.1].

Для обеспечения безопасных и здоровых условий труда при выполнении работ площадь помещений для работников конструкторских бюро (КБ) следует предусматривать из расчета на одного человека не менее 6 м², кубатуру—не менее 19,5 м³ с учетом максимального числа одновременно работающих в смену. В машинных залах ЭВМ, а также в других помещениях КБ, где особенности эксплуатации оборудования обуславливают повышенную подвижность воздуха, значительные уровни звука и другие неблагоприятные факторы производственной среды, постоянные рабочие места операторов ЭВМ необходимо размещать в изолированных кабинах, площадь которых из расчета на одного человека должна быть не менее 6 м², кубатура—не менее 20 м³[6.2].

Конструкция рабочей мебели (столы, кресла или стулья) должна обеспечивать возможность индивидуальной регулировки соответственно росту работающего и создать условия для удобной позы. Часто используемые предметы труда и органы управления должны находиться в оптимальной рабочей зоне.

Рабочее место для выполнения работ в положении сидя должно соответствовать требованиям ГОСТ 12.2.032-78[6.3], ГОСТ 22269-76[6.4], ГОСТ 21 829 –76[6.5]. При конструировании его элементов нужно учитывать характер работы, физические и психологические особенности человека. Рабочий стол должен регулироваться по высоте в пределах 680-760 мм. Оптимальные размеры рабочей поверхности столешницы 1600х900 мм. Под ней должно быть свободное пространство для ног с размерами по высоте – не менее 600 мм от пола, по ширине – 500мм, по глубине – 650 мм. На поверхности рабочего стола для документов нужно предусматривать размещение специальной подставки, удаление которой от глаз должно быть аналогичным расстоянию от глаз до клавиатуры.

Характеристики

Список файлов ВКР