Главная Промышленная автоматика.

где к - постоянный коэффициент. Емкость перехода имеет эффективную активную проводимость ут, определяемую из выражения

Подставляя типичные значения параметров, находим =-iii- = 130 МОм.

(2.12)

(2.13)

Гакое значение 2ут выглядит исключительно большим, однако в высококачественных схемах этот импеданс может быть заметным. . . .

Модели МОП-конденсаторов

В оксидном конденсаторе, используемом в аналоговых интегральных схемах, ток утечки между «обкладками» незначи-

Один сегмент


Фиг. 2.5. Распределенная модель МОП-конденсатора.

телен. Кроме того, емкость МОП-конденсатора не зависит от напряжения смещения, а его паразитное последовательное сопротивление намного меньше, чем у конденсатора на основе рп-перехода. На фиг. 2.5 прецставлена полная модель МОП-конденсатора. Распределенная емкость определяется как

АС = -. (2.И)



ГЛАВА 2

Верхняя обиладка


где АЛ представляет собой небольшой сегмент общей площади обкладки. Сопротивление Ai? равно сопротивлению участка диффузионной обкладки п+-типа, расположенной под площадкой AAj. Поскольку при п+-диффузий получается область с очень низким удельным сопротивлением, Ai? очень мало и обычно рассматривается как короткозамкнутый участок. Величина Агут равна току утечки через изоляцию. Ai?n представляет в модели сопротивление между нижней п+-обкладкой с площадью АЛ, и захороненным слоем. Наконец, АСп- это емкость между захороненным слоем и подложкой сегментной площадки АЛ,.

Если пренебречь сопротивлением Ai?, то распределенную модель МОП-конденсатора можно свести к модели с сосредоточенными параметрами, представленной на фиг. 2.6. Емкость С - суммарная емкость МОП-конденсатора, а определя-Фиг. 2.6. Упрощенная модель ется как суммарное паразитное со-МОП-конденсатора с сосредо- противление между нижней обкладкой и захороненным слоем (i?i] эквивалентно параллельному соединению всех сегментов Ai?i]). Конденсатор Сп - это общая паразитная емкость между областью изоляции и подложкой, а ток £п - суммарный ток утечки от области изоляции к подложке.

Итак, типичный конденсатор на основе рп-перехода имеет емкость на единицу площади, равную

С/Л = 30 пФ/мм, (2.15)

и зависит от напряжения смещения как У". Типичный МОП-конденсатор имеет

С/Л = 200 пФ/мм2, (2.16)

и его емкость не зависит от приложенного напряжения. Кроме того, конденсатор на основе перехода емкостью 20 пФ будет иметь ток утечки около 150 нА при температуре 125 °С, тогда как ток утечки МОП-конденсатора той же емкости пренебрежимо мал. Наконец, паразитное сопротивление МОП-конденсатора много меньше сопротивления конденсатора на основе рп-перехода. По этим причинам в тех случаях, когда схемные характеристики критичны, МОП-конденсаторам отдается предпочтение.

Подложка

точенными параметрами.

Паразитные элементы и

в схемах с ДИ пренебрежимо малы



2.4. МОДЕЛИ ТРАНЗИСТОРОВ Биполярные транзисторы

Для моделирования биполярных транзисторов удобно пользоваться известным уравнением диода, в котором ток эмиттера /в выражен через напряжение база - эмиттер Уве в виде

/£ = /£6 (2.17)

А = фТ. (2.18)

Величина Jg является плотностью тока насыщения эмиттера; Ае - площадь эмиттера; k - постоянная Больцмана, а Т - абсолютная температура. ]з,ля оценок укажем, что при комнатной температуре 25 °С (298 К)

-1=-«26мВ. (2.19)

Плотность тока насыщения эмиттера является характеристикой процесса производства транзистора и не зависит от топологии прибора. Все приборы, изготовленные в процессе одной диффузии (т. е. все прп-транзисторы в монолитной схеме), будут иметь очень близкие значения Л. Это исключительно полезное для согласования транзисторов свойство создает основу для создания многих схемных конфигураций, характерных для аналоговых интегральных схем, как показано в гл. 3.

Разрешая выражение (2.17) относительно Vbe, получим

kT 1„

Inyf-. (2.20)

" S е

Плотность тока сильно зависит от температуры, удваиваясь с повышением температуры на каждые 10 °С. С учетом зависимости /s от абсолютной температуры Т имеем

аУвв/аГ = - 2 мВ/°С. (2.21)

Вторая основная для моделирования транзистора величина - это его коэффициент усиления по постоянному току в схеме с общим эмиттером ЛрЕ (или вс), определяемый как

h,e-, (2.22)

где /с и /в -токи коллектора и базы соответственно. Коэффициент усиления по трку 3 cxeie с общей б§зой а есть





0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 [16] 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144

0.0039