非本征器件
发布时间:2013/7/29 20:21:11 访问次数:681
利用通用的工艺制造二极管,PCF8531U都会不可避免地在本征器件上引入寄生PN结。作力简单的假设,先在二极管两个相反扩散的硅材料上串联寄生电阻如图2.8(a)所示的R和R但是,更为重要的是,集成电路上的所有器件都共用一个P型或者N型的衬底,各个器件通过与衬底反偏的PN结进行隔离,在P型或者N型衬底上分别形成寄生的耗尽电容Cj、和Cj。例如,将P型材料扩散到已经完成N型扩散的阱内,形成一个本征的PN结二极管[图2.8(b)],但是同时N阱也会自然形成P型衬底的阴极。在本征二极管正常工作的状态下,非本征PN结形成的电流必须非常小,可以忽略,这就是P型衬底必须连接到负电源轨,而N型衬底必
须连接到正电源轨的原因。
图2.8(a)完整的大信号模型;(b)完整的物理截面图;(c)PN结二极管的完整小信号模型
小信号响应
二极管的交流电压。和电流信号i。是二极管电压和电流上的足够小的变化,只是在直流偏置Vl)和上形成非常小的分量。考虑到交流电压自身特性,其幅度非常低,二极管电流和电压的指数关系的线性近似[即斜率或者图2.6(c)中直流偏置点。的一阶微分]与实际情况的指数响应非常吻合。因此根据此前讨论的线性模型,交流电流Z与二极管交流电压Vd呈线性关系.
gd为二极管的有效交流跨导;rd为二极管的等效交流电阻。二极管的小信号响应可以利用由热电压V。和直流偏置电流ID比例决定的电阻(即l/gd)来等效。针对大信号的情况,P型和N型硅电阻条会在本征器件上引进额外的寄生电阻Rr,和Rx(即体电阻),图2.8(c)中的完整小信号模型包含了该电阻。通常情况下,非本征器件都非常小,因此一阶分析和设计时都可忽略不计,但是在仿真和最坏工艺角分析中却不能忽略。
利用通用的工艺制造二极管,PCF8531U都会不可避免地在本征器件上引入寄生PN结。作力简单的假设,先在二极管两个相反扩散的硅材料上串联寄生电阻如图2.8(a)所示的R和R但是,更为重要的是,集成电路上的所有器件都共用一个P型或者N型的衬底,各个器件通过与衬底反偏的PN结进行隔离,在P型或者N型衬底上分别形成寄生的耗尽电容Cj、和Cj。例如,将P型材料扩散到已经完成N型扩散的阱内,形成一个本征的PN结二极管[图2.8(b)],但是同时N阱也会自然形成P型衬底的阴极。在本征二极管正常工作的状态下,非本征PN结形成的电流必须非常小,可以忽略,这就是P型衬底必须连接到负电源轨,而N型衬底必
须连接到正电源轨的原因。
图2.8(a)完整的大信号模型;(b)完整的物理截面图;(c)PN结二极管的完整小信号模型
小信号响应
二极管的交流电压。和电流信号i。是二极管电压和电流上的足够小的变化,只是在直流偏置Vl)和上形成非常小的分量。考虑到交流电压自身特性,其幅度非常低,二极管电流和电压的指数关系的线性近似[即斜率或者图2.6(c)中直流偏置点。的一阶微分]与实际情况的指数响应非常吻合。因此根据此前讨论的线性模型,交流电流Z与二极管交流电压Vd呈线性关系.
gd为二极管的有效交流跨导;rd为二极管的等效交流电阻。二极管的小信号响应可以利用由热电压V。和直流偏置电流ID比例决定的电阻(即l/gd)来等效。针对大信号的情况,P型和N型硅电阻条会在本征器件上引进额外的寄生电阻Rr,和Rx(即体电阻),图2.8(c)中的完整小信号模型包含了该电阻。通常情况下,非本征器件都非常小,因此一阶分析和设计时都可忽略不计,但是在仿真和最坏工艺角分析中却不能忽略。
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