Способ включения полевого транзистора с управляющим р-n переходом

(12) ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ведомство РЕСПУБЛИКИ ввлмэусь(54) СПОСОБ ВКЛЮЧЕНИЯ ПОЛЕВОГО ТРАНЗИСТОРА С УПРАВЛЯЮЩИМ Р-П ПЕРЕХОДОМ(73) Патентообладатель Минский научно-ис следовательский Приборостроительный институт (ВТ)Способ включения полевого транзистора с управляющгш р-п переходом, включающий подачу на затвор управляющего сигнала, приложеште к стоку и истоку напряжений смещения, обеспечивающих работу полевого транзистора в штнейной области вольт-аъшерной характеристшш при смещении перехода затвор-сток в обратном направлении, отдшчаюплйся тем, что вешшчшту напряжения смещения, прилагаемую к истоку,выбирают из условия обеспечения смещения перехода затвор-исток в прямом направлении при удовлетворении соотношения абсолютных значений падений напряжения на переходах затвор-скок и затвор-исток условию Ащмаозс (1 Ш)3 2 ПОТС шфг 3 где Анны, АПзс - падение напряжения на переходах затвор-исток, затвор-сток по абсолютной величине, В1. Каталог фирмы Ргесшйоп Мотаишсз 1 пс. Цпсаг 1 С, 1982, С. 5-90.Изобретение относится к способам включения полевых транзисторов с управляющим р-п переходом (ПТУП) и может использоваться как в аналоговых, так и Цифровых интегральных схемах, преимущественно в каскадах с крайне малым входным током.Известен способ включения ПТУП в дифференциальном усилителе, при котором на сток и исток подают соответствующее напряжение смещения, а на затвор подают входной сигнал и токовое смещение, причем величина токового смещения равна току затвора ПТУП, а направление - противоположно току затвора 1 1 данное техническое решение позволяет уменьшить входной ток ПТУП путем его компенсации.Недостатком такою способа включения ПТУП является высокий уровень шумов и сложность практической реализации токового смещения затвора, равного по величине и противоположного по направлению току затвора ПТУП, требуюшей использования сложных технологических процессов.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ включения ПТУП, использованный в дифференциальном усилителе, при котором на сток и исток подают соответствующие напряжения смещения,на затвор подают входной сигнал, причем величины напряжения смещения, подаваемого на сток и исток, выбирают такими, чтобы ПТУП работал в линейной области вольт-амперных характеристик (БАХ) 2 1, т.е. выполнялось условие Пцс Пошс, где Пне - напряжение между истоком и стокомДанное техническое решение обладает нанлучшей совокупностью параметров малыми шумами и низким входным током. Однако, оно имеет относительно высокий уровень входных токов при предельно низком уровне шумов.Задачей настоящего изобретения является дальнейшее снижение входного тока ПТУП при сохранении низкого уровня шумов.В способе включения полевото транзистора с управляющим р-п переходом, включающем подачу на затвор управляющего сшнала, приложение к стоку и истоку напряжений смещения,обеспечивающих работу полевого транзистора в линейной области вольтчамгтерной характеристики при смещении перехода затвор-сток в обратном направлении, согласно изобретешпо величину напряжения смещения, прилагаемую к истоку,выбирают из условия обеспечения смещения перехода затвореисток в прямом направлении при удовлетворении соотношения абсолютных значешай падений напряжения на переходах затворсток и затвор-исток условиюАПЗШАПЗС - падение напряжения на переходах затвор-исток, затвор-сток по абсолютной величине, Вш - безразмерный фактор, характеризующий отклонение вольтамперных характеристик от идеальной, 0,5 ш 2,5Изобретение поясняется чертежами, на которых представлены схема включения ПТУП в соответствии с данньпи способом (рис.1) и типовая структура п-канального транзистора ПТУП (рисд).Способ включения предусматривает задание в ПТУП 1 истоковото н стокового смещения через соответствующие источники питания 2 и З и соединеъше затвора ПТУП с источником 4 управляющего напряжения (На).Рассмотрим работу ПТУП, если используется п-канальный транзистор, сформированный на полупроводниковой подложке р-типа 5, с эпитаксиалъным слоем п-типа 6, в котором при помощи разделительных областей р-типа 7 сформирован электрически изолированный карман, а также сформированы области истока 8 и стока 9 п-типа проводимости, затвора 10 р-типа проводимости. В диэлектрическом окисле 11, покрывающем поверхность прибора,вскрыты окна и сформированы выводы 12 ко всем указанным областям.При подаче на ПТУП напряжения истоксток таким образом, что потенциал стока более высокий, чем истока, по каналу ПТУП будет протекать ток по направлению от стока к истоку, который вызовет падение напряжения на канале. Считаем, что потенциал канала в точке с координатой ХО равен потенциалу затвора тогда часть канала между 0 х 12 (П) смещена напряжением затвор-сток в обратном направлении, а часть канала между -11 х 0(1) - в прямом направлении напряжением затвор-истокприкладывая к переходу затвор-сток обратное напряжение Аиде, а к переходу затвор-исток - прямое напряжение АПЗН, абсолютные значения которых соответствуют соотношению(1), можно добиться чтобы обратный ток через переход затвор-исток был одинаков по величине прямому току через переход затвор-исток. Но так как оба тока имеют противоположное направление, то ток затвора равен нулю.Входящий в соотношение (1) ш - фактор характеризует отклонение ВАХ от идеальной,связан с наличием центров захвата, примесей дислокаций и других нарушений, а также зависит от чистоты поверхности и степени ее защищенности от внешних дестабилизирующих факторов. Обычно 1 ш 2,4 . ПРИМЕР реализации предлагаемого способа. Предлагаемый способ включения полевого транзистора с управляющим р-п переходом использован во входном дифференциальном ка скале (ЦК) электрометрического усилителя. В качестве ПТУ П использовались специально изготовленные для этих целей опытные образцы, в конструкции которых приняты меры по снижению токов утечки, обусловленных вторичными эффектами сведены до минимума токи утечки за счет несовершенства пассирующего покрытия поверхности кристалла, покорпусу транзистора и т.д. В качестве ПТУП использованы также серийно выпускаемые транзисторы типа 2 ПС 104 А.Для обеспечения возможности регулирования величины напряжения на истоке и стоке ПТУП в цепь истока включен регулируемый источник тока, а в цепь стока - регулируемый стабилизатор напряжения. Дискретность регулировки составляла 1 мВ.При использовании предлагаемого способа включении ПТУП в схеме ДК электрометрш ческою усилителя ток затвора составляет ме нее 1 1044 А, а при т адиционном включении птуп -1-1 о 1 -1 о 2 А.Государственное патентное ведомство Республики Беларусь.