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JFET晶体管的俯视图

发布时间:2013/7/30 19:46:04 访问次数:1603

    与前面所描述的器件一样,PIC16F917-I/P当靠近同向放置,具有共同的质心、交叉耦合,JFET匹配性能可以达到最好,在器件阵列的周围放置冗余器件可以减弱向外扩散的失配效应。图2. 26(a)和图2.26(b)是衬底N-阱JFET的情况,上面的P+扩散区必须延伸歪N-阱之外,将电阻完全夹断(防止某一边电阻短路),在工艺中,通常将栅极和衬底短接,如图2.29(a)所示。由于栅极的连接限制到衬底电压上,因此该器件就称为衬底器件。如图2. 26(c)中所示的P型沟道JFET晶体管,底栅与衬底隔离,所以栅端具有更强的灵活性,但是对于衬底JFET晶体管,其顶栅必须扩展到电阻宽度之外,与N-阱底栅交叠到一起。

           
    图2. 29   (a)衬底N型沟道JFET晶体管的俯视图;
    (b)栅隔离P型沟道JFET晶体管的俯视图
    对于MOSFET和JFET晶体管,电阻的阻值依赖于电流介质的物理特性和尺寸,即介质的电阻率、长度、宽度和深度。另外,电容的容值依赖于交叠平板的表面积、平板间的距离和其间介质的介电常数。二极管与电阻和电容不同,是一种扩散器件,只有在正向偏置情况下才有导通电流,并且电流与电压呈指数关系。双极型晶体管通过将扩散电荷载流子推向靠近正向偏置器件的反偏PN结二极管的方式,利用扩散电流的指数关系,将所有载流子引入集电极[此处应注意,中间调制极(即基极)的电压和电流会改变该电流大小]。MOSFET和JFET晶体管通过电场改变其源极和漏极之间的沟道电阻,通过漂移效应改变电流,因此与电流驱动的双极型晶体管不同,场效应晶体管(FET)是电压驱动器件。最后,根据不同的应用情况,电压的小信号变化会导致电流微小的线性变化。小信号变化、线性跨导、输入和输出电阻以及电容是器件最重要的模拟参数,这是因为以上各参数描述了在特征频率fT以内,器件电压转换为电流所遵循的关系,反之亦然。当超出特征频率fT,器件将不再具有信号放大的能力。
    深入理解上述器件的本征工作特性是设计高鲁棒性集成电路的第一步。但是,还存在非本征的寄生效应,如果不通过仔细的物理和电路设计将这些寄生效应最小化,它们对系统的影响可能是致命的。最后,根据相同的道理,构成系统的物理器件的本征和非本征极限控制了系统的工作极限。第3章将进行模拟集成电路设计流程的下一步.讨论如何利用这些器件构成模拟电路的基本单元,这些基本单元是设计模拟子系统(如电压调整电路)必不可少的部分。

    与前面所描述的器件一样,PIC16F917-I/P当靠近同向放置,具有共同的质心、交叉耦合,JFET匹配性能可以达到最好,在器件阵列的周围放置冗余器件可以减弱向外扩散的失配效应。图2. 26(a)和图2.26(b)是衬底N-阱JFET的情况,上面的P+扩散区必须延伸歪N-阱之外,将电阻完全夹断(防止某一边电阻短路),在工艺中,通常将栅极和衬底短接,如图2.29(a)所示。由于栅极的连接限制到衬底电压上,因此该器件就称为衬底器件。如图2. 26(c)中所示的P型沟道JFET晶体管,底栅与衬底隔离,所以栅端具有更强的灵活性,但是对于衬底JFET晶体管,其顶栅必须扩展到电阻宽度之外,与N-阱底栅交叠到一起。

           
    图2. 29   (a)衬底N型沟道JFET晶体管的俯视图;
    (b)栅隔离P型沟道JFET晶体管的俯视图
    对于MOSFET和JFET晶体管,电阻的阻值依赖于电流介质的物理特性和尺寸,即介质的电阻率、长度、宽度和深度。另外,电容的容值依赖于交叠平板的表面积、平板间的距离和其间介质的介电常数。二极管与电阻和电容不同,是一种扩散器件,只有在正向偏置情况下才有导通电流,并且电流与电压呈指数关系。双极型晶体管通过将扩散电荷载流子推向靠近正向偏置器件的反偏PN结二极管的方式,利用扩散电流的指数关系,将所有载流子引入集电极[此处应注意,中间调制极(即基极)的电压和电流会改变该电流大小]。MOSFET和JFET晶体管通过电场改变其源极和漏极之间的沟道电阻,通过漂移效应改变电流,因此与电流驱动的双极型晶体管不同,场效应晶体管(FET)是电压驱动器件。最后,根据不同的应用情况,电压的小信号变化会导致电流微小的线性变化。小信号变化、线性跨导、输入和输出电阻以及电容是器件最重要的模拟参数,这是因为以上各参数描述了在特征频率fT以内,器件电压转换为电流所遵循的关系,反之亦然。当超出特征频率fT,器件将不再具有信号放大的能力。
    深入理解上述器件的本征工作特性是设计高鲁棒性集成电路的第一步。但是,还存在非本征的寄生效应,如果不通过仔细的物理和电路设计将这些寄生效应最小化,它们对系统的影响可能是致命的。最后,根据相同的道理,构成系统的物理器件的本征和非本征极限控制了系统的工作极限。第3章将进行模拟集成电路设计流程的下一步.讨论如何利用这些器件构成模拟电路的基本单元,这些基本单元是设计模拟子系统(如电压调整电路)必不可少的部分。

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