SU842753A1 - Устройство автоматического смещени пОдлОжКи - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к микроэлектронике , в частности к разработкам интегральных схем на МДП-транзисторах .

Известно, что дл  улучшени  р да параметров (уменьшение емкости диффузионных шин, стабилизаци  величины порогового напр жени  и др) интегральных устройств на МДП-транзисторах необходимо обеспечить смещение потенциала подложки относительно истоковой (общей) шины устройства

Недостаток известных устройств в том, что требуетс  специальный канал питани  дл  смещени  подложки, что усложн ет устройство.

Известно устройство автоматического смещени  подложки, которое включает накопительный конденсатор между МДП-транзистором и инвертором, образованным управл ющим и нагрузочным транзисторами и  вл етс  источником импульсов. Во врем  действи  импульсов конденсатор зар жаетс , а после прекращени  импульса он разр жаетс  на емкость подложки относительно общей шины Г .

Недостатком известного устройства  вл етс  низкое напр жение смещени  годложки.

Максимальное напр  жение смещени  подложки, которое может быть достигнуто в этом устройстве, меньше напр жени  питани  примерно на величину двух пороговых напр жений транзистора . Это св зано с тем, что при зар де конденсатора имеетс  падение напр жени  на транзисторе, которое не меньше порогового напр жени  (так как зат0 вор транзистора подключен к его стоку ). При разр де конденсатор должен перезар дить емкость затвора этого транзистора, напр жение на котором равно пороговому напр жению. Так как 5 пороговое напр жение составл ет примерно 0,7-1,0 В , то известное устройство при низковольтном питании (5 в) не может обеспечить величину напр жени  смещени  подложки более

0 2,0-2,5 В.

в р де случаев така  величина напр жени  смещени  может оказатьс  недостаточной . Например, может быть 25 необходимо дальнейшее снижение емкостей диффузионных шин, или компенсаци  технологического разброса параметров транзисторов и т.д.

Цель изобретени  - увеличение напр жени  смещени  подложки.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство автоматического смещени  подложки,содержащее накопительный конденсатор,один вывод которого подключен к выходной шине и к стоку и затвору транзистора зар да,исток кото рого подключен к общей шине,а второй вывод - к стоку транзистора разр да затвор которого подключен ко входной шине, а исток - к общей шине, введен каскад с емкостной положительной обратной св зью, затвор управл ющего транзистора которого подключен ко входной шине, и элемент св зи, подключенный между стоком транзистора разр да и затвором нагрузочного транзистора каскада с емкостной положительной обратной св зью.

На чертеже представлена принципиальна  электрическа  схема устройства автоматического смещени  подложки .

Накопительный конденсатор 1 включен между стоком транзистора разр да 2, затвор которого подключен ко входной шине 3, и выходной шиной 4, подключенной также к стрку и затвору транзистора 5 зар да, истоки транзисторов 2 и 5 подключены к общей шине 6, -к выходной шине 4 подключен последовательно диод 7 и конденсатор 8, соответствующие переходу стокова  область транзистора 5 подложка и емкости подложки относительно общей шины 6. Каскад с емкостной положительной обратной св зью 9 содержит последовательно включенные ме5кду шиной 10 питани  и общей шиной б нагрузочный транзистор 11 и управ1 ющий-транзистор 12, затворы которых , соответственно, подключены к элементу 13 св зи, второй вывод которого подключен к.стоку транзистора 2 и ко входной шине 3. Между стоком и затвором транзистора 11 включен дополнительный нагрузочный транзистор 14 дл  зар да конденсатора 15 положительной обратной св зи, включенного между затвором и истоком транзистора 11. В качестве элемента 13 св зи может быть использован транзистор в резйстивном включений.

. Устройство работает следующим образом .

При поступлении импульса на шины 3 управл ющий транзистор 12 открываетс  и конденсатор 15 зар жаетс  до величины, близкой к напр жению питани . Одновременно с транзистором 12 открываетс  транзистор 2, подключа  накопительный конденсатор 1 к общей шине 6. При этом конденсатор 1 разр жаетс  по цепи диод 7 - конденсатор 8 - обща  шина б - транзистор 2.

После окончани  импульса транзистор 12 закрываетс . Это вызывает поВЕ йиение напр жени  на его стоке на . величину напр жени  питани  (так как транзистор 11 открыт напр жением на конденсаторе 15) и такое же повышение напр жени  на затворе транзистора 11. Конденсатор 1 зар жаетс . Величина емкости конденсатора 15 выбрана значительно большей емкости конденсатора 1, поэтому последний зар жаетс  почти до полного потенциала затвора транзистора 11. Повышение напр жени  на истоке- транзистора 14 запирает его, поэтому он не вли ет на разр д конденсатора 15. При этом происходит падение напр жени  на транзисторе 5, равное его пороговому напр жению. В дальнейшем описанный процесс периодически повтор етс .

Таким образом, благодар  наличию конденсатора 15 положительной обратной св зи удаетс  зар дить конденсатор 1 до значительно большего, чем в известном устройстве, напр жени . Расчет с помощью ЭВМ показывает, что конденсатор 1 можно зар дить до

4В и более при напр жении питани 

5В. Увеличение напр жение смещени  подложки позвол ет сделать более стабильным пороговые напр жени  транзисторов .(особенно нагрузочных), сделать более эффективной компенсацию технологических разбросов (концентраци  примеси в подложке, толщина диэлектрика под затвором и т.д.).

Claims (2)

1. Электроника, 1977, № 14, с. 5.

2. Computer Design, 1977, 16, № 9, p. 100 (прототип).