Микромощный инвертор на дополняющих мдп-транзисторах Советский патент 1982 года по МПК H03K19/40 

зователя уровня напряжения, каждый из которых содержит последовательно включенные два нагрузочных резистора и МДП-транзистор, р-канальный у первого и п-канальный у второго преобразователя уровня напряжения, причем первый преобразователь уровня напряжения включен между первой шиной смещения и шиной питания, а второй - между второй шиной смещения и общей шиной, к выходу первого .преобразователя уровня напряжения, которым является общий вывод резисторов нагрузки, подключены подложки всех п-канальных транзисторов устройства, а к выходу второго преобразователя уровня напряжения - подложки всех р-канальных транзисторов затвор МДП-транзистора первого преобразователя уровня напряжения подключен к стоку п-канального транзистора повторителя напряжения, а затвор МДП-транзистора второго преобразователя уровня напряжения - к затвору п-канального транзистора повторителя напряжения и к выходу преобразователя температуры в напряжение.

На чертеже представлена электрическая принципиальная схема устройства.

Устройство содержит исток п-канального МДП-транзистора 1, который подключен к общей шине 2, а исток р-канального МДП-транзистора 3 подключен к шине 4 питания, затворы и стоки транзисторов 1 и 3 -подключены соответственно ко входной шине 5 и к выходной шине 6. Последователь но включенные р-канальный МДП-транзистор 7 в резистивном включении и п-канальный МДП-транзистор.8 микромощного повторителя напряжения включены между шинами k и 2, МеЗДу первой шиной 9 смещения и шиной питания включен первый преобразователь уровня напряжения, образованный последовательно включенными резистором 10 нагрузки, резистором 11 нагрузки и р-канальным МДП-транзистором 12, Второй преобразователь уровня напряжения, включенный между второй шиной 13 смещения и общей шиной 2, содержит последовательно включенные резистор It нагрузки, резистор 15 нагрузки и п-канальный МДП-транзистор 16.

Затвор, rjTOK транзистора 7 и сток транзисторе 8 подключены к затвору

986204

транзистора 12, а затвор транзистора 16 подключен к затвору транзистора 8 и к выходу преобразователя 17 темпе ратуры в напряжение. Подложки р-ка5 нальных транзисторов 3, 7 и 12 подключены к общему выводу резисторов и 15 нагрузки, а подложки п- санальных транзисторов 1,8 и 1б - к общему выводу резисторов 10 и 11 нагрузки.

Устройство работает следующим образом.

Сток - затворная характеристика МДП-транзистора, работающего в ре,5 жиме со слабой инверсией поверхностного слоя полупроводника подложки (), где - поверхностный потенциал подложки, аЧр потенциал ерми), описывается .упрощенным выражением при Чг( Цг - температурный потенциал)

1()/ппНт,

где Ijj - ток стока;

1(3 - тепловой ток стока; Vjv-g- напряжение затвор-исток; V - пороговое напряжение в микрорежиме;

m - фактор, учитывающий рекомбинационные процессы на поверхности полупроводника подложки (). Основным недостатком микрррежима МДП-транзистора является сильная температурная зависимость почти всех параметров, входящих в формулу

|O O(T); (Т)(Т); (T).

Компенсировать данную температурную зависимость можно путем регулирования потенциала на электроде подложки, что влияет на пороговое напряжение в микрорежиме:

. (тп4,-Уь5)-(птЧт) ,

где Vпороговое напряжение при

TO

V

напряжение подложки-исток;

r r2NqEs/Cox ; п - безразмерный параметр {n:j.1), учитывающий на каком уровне отсчитывается пороговое

напряжение.

Пусть при увеличении температуры окружающей среды напряжение на выходе температурного преобразователя 17 растет. Тогда напряжение на выходе второго преобразователя уровня напряжения уменьшается, а напряжение HW выходе первого преобразователя уровня напряжения увеличивается. Увеличение напряжения на подложках п-канальных МДП-транзисторов и уменьшение напряжения на подложках р-канал ных МДП-транзисторов приводит к компенсации изменения токов стока, вызванных изменением температуры. Данный принцип температурной стабилизации может обеспечивать нормальную работоспособность инвертора в диапазоне температуры О-100°С. Резисторы 15 и 11 служат в качестве ограничителей, чтобы при максимальном открывании транзисторов 16 и 12 на подложках МДП-транзисторов не появилис прямые, отпирающие биполярные транзисторы, потенциалы. Другим достоинством данного принципа температурной стабилизации является то, что к выходам преобразователей уровня напряжения можно подключить любое количество параллельно подключенных подложек р-канальных и п-канальных МДП-транзисторов, что в значительной степени упрощает интегральное исполнение микромощных устройств. Формула изобретения Микромощный инвертор на дополняю щих МДП-транзисторах, содержащий рканальный и п-канальный МДП-транзис торы, истоки которых подключены, соответственно к шине питания и к общей шине, а затворы и стоки соответственно - ко входной и выходной шинам, отличающийся тем что. 6 разователь температуры в напряжение микромощный повторитель напряжения, образованный р-канальным МДП-транзистором 8 резистивиом включении и последовательно с ним включенным п-канальным транзистором, а также два преобразователя уровня напряжения, каждый из которых содержит последовательно включенные два нагрузочных резистора и МДП-транзистор, р-канальный у первого и п-канальный у второго преобразователя уровня напряжения, причем первый преобразователь уровня напряжения включен первой шиной смещения и шиной питания; а второй - между второй шиной смещения и общей шиной , к выходу первого преобразователя уровня напряжения, которым является общий вывод резисторов нагрузки, подключены подложки всех п-канальных транзисторов устройства, а к выходу второго преобразователя уровня напряжения - подложки всех р-канальных транзисторов, затвор НДП-транзистора первого преобразователя уровня напряжения подключен к стоку п-канального транзистора повторителя напряжения, а затвор МДП-транзистора второго преобразователя уровня напряжения - к затвору п-канального транзистора повторителя напряжения и к выходу преобразователя температуры в напряжение. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Копен П.Дж. Электроника. 19б, т.37, fr 32. 2.Якимаха А.Л. Микромощные инверторы на МДП-транзисторах.- Ра1980, т.35, № 1, , :