Классификация интегральных микросхем. Исследование ионно-плазменного распыления материалов. Исследование статических передаточных характеристик каскадов на МДП-транзисторов, страница 25

В случае линейной нагрузки максимальное выходное напряжение Uc=Ec (рис.9. в). Если нагрузкой является дискретный транзистор (подложка и исток коротко замкнуты), то напряжение Uc оказывается меньше Ес на величину Uпорн (рис.10.): Uс=Eс-Uпорн. Если подложка обоих транзисторов заземлена, то напряжение Uc снижается еще сильнее, поскольку значение порогового напряжения Uпорн оказывается большим за счет смещения истока нагрузочного транзистора относительно его подложки. На (рис.12. б) показаны

а                                             б

б                                                г        

Рис.13: a – схема инвертора с дополнительным смещением затвора нагрузочного транзистора; б – включение нагрузочного транзистора; в – его характеристики при различных смешениях ΔЕ;   г – передаточные характеристики инвертора при различных величинах дополнительного смешения.

экспериментальные кривые для двух случаев, когда подложка нагрузочного транзистора соединена с его истоком (кривая I) и когда она заземлена (кривая II). Из рисунка видно, что в случае заземленной подложки выходное напряжение при  лишь немногим более 6 В, в то время как величина Еc = 14 В.

Таким образом, при использовании МДП - транзистора в качестве нагрузки уменьшается максимальное выходное напряжение (при ) а значит, и величина перепадов напряжения при работе каскада в импульсных схемах. Особенно большие потери будут иметь место в интегральных схемах, где подложка обоих транзисторов общая, а, следовательно, в линейном усилителе возможный размах выходного напряжения станет м. Как видно на рис.12. б (кривая II), ухудшается и линейность "линейного" участка передаточной характеристики и уменьшается его протяженность меньше.

Величину перепада выходного напряжения в каскаде можно увеличить, если для нагрузочного транзистора создать дополнительное  смещение затвора Ез (рис.13. a). Для того, чтобы лучше понять роль дополнительного смещения, рассмотрим ВАХ нагрузочного транзистора.

Смещение характеристик нагрузочного транзистора к началу координат с ростом ΔЕ эквивалентно уменьшению его порогового напряжения , которое с учетом ΔЕ можно представить как (Uпор- ΔЕ) = Uпор^/ . Как следует из рис.13. г 0 максимальное выходное напряжение каскада с уменьшением Uпор^/ возрастает и в пределе становится равным Ес. При Uпор^/ =(Uпорн- ΔЕ) и нагрузочная характеристика представляет собой параболу, идущую из начала координат:. На передаточной ВАХ максимальное напряжение равно ΔЕ, а линейный участок (рис.13. г) будет иметь большую протяженность.

При высоких значениях ΔЕ=Eз-Eс нагрузочные характеристики, как следует из уравнения (14) и (рис.13. в) приближаются к линейным и при больших   ΔЕ >> Uпорн их можно легко измерить, не нарушая линейности. Для этого необходимо варьировать величину отношения , что при изготовлении интегральной схемы не представляет трудности. Таким образом, МДП – транзистор может выполнять роль линейного резистора в усилительных каскадах. Отличительной особенностью такого резистора являются, малые размера по сравнению с диффузионным резистором. Причем его размера уменьшаются с ростом величины эквивалентного сопротивления резистора.

ЛИТЕРАТУРА.

1. Кроуфорд Р. Схемные применения МОП транзистора. –М.: Мир, 1976. – C.126–147.

2. Кобболд Р. Теория и применение полевых транзисторов. –М.: Энергия. 1975. – С.202–206.

3. Степаненко И.П. Основы микроэлектроники: Учебное пособие. –М.: Сов. радио, 1980.

4. Ежиков И.Б, Козырь И.Я, Основы микроэлектроники: Учебник. –М.: Высшая школа, 1983.

5. Аналоговые и цифровые интегральные схемы /Под ред. С.В.Якубовского. –М.: Радио и связь, 1984.

6. Интегральные микросхемы /Под ред. Тарабарина. –Я.: Энергоатомиздат, 1985.

7. Справочник по полупроводниковым диодам, транзисторам и интегральным схемам /Под ред. Н.Н.Горюнова. –М.: Энергия, 1979.

8.Интегральные микросхемы серии К155. –М.: ЦНИИТЭИ приборостроения, 1975.