СХЕМОТЕХНИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВЫХОДНЫХ КАСКАДОВ АРСЕНИД-ГАЛЛИЕВЫХ ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ
Аннотация
Разработка и проектирование арсенид-галлиевых (GaAs) аналоговых функциональных узлов в
современной микроэлектронике (операционных усилителях, выходных каскадах, и др.) находится
на начальном этапе развития. Это связано с тем, что GaAs широкозонные полупроводники в на-
стоящее время позиционируются преимущественно для сильноточной и сверхвысокочастотной
электроники (например, применения в источниках питания, усилителях мощностии т.п.). Для соз-
дания микромощной аналоговой компонентной базы, работающей в тяжелых условиях эксплуа-
тации, например, при воздействии высоких температур (+300…+350°С) и радиации, необходима
разработка специальных GaAs схемотехнических решений, учитывающих параметры и ограниче-
ния соответствующих технологических процессов. Предлагается семейство выходных каскадов,
защищенных 5 патентами РФ, для различных модификаций GaAs микромощных операционных
усилителей, которые могут быть реализованы на совмещенном GaAs технологическом процессе,
позволяющем создавать n-канальные полевые транзисторы с управляющим p-n переходом и GaAs
биполярные p-n-p транзисторы. Рассматриваемые схемы выходных каскадов отличаются друг
от друга величинами входных и выходных сопротивлений, статическим током потребления, схе-
мотехникой цепей установления статического режима, частотным диапазоном, максимальными
амплитудами положительного и отрицательного выходного напряжения и т.п. Приведены ре-
зультаты сравнительного компьютерного моделирования статического режима, амплитудных и
амплитудно-частотных характеристик выходных каскадов в среде LTspice. Предлагаемые схе-
мотехнические решения рекомендуются для применения в GaAs микромощных операционных уси-
лителях нового поколения, а также для использования в составе различных GaAs аналоговых мик-
роэлектронных устройств, в т.ч. работающих в тяжелых условиях эксплуатации: воздействия
проникающей радиации и низких температур. При мелкосерийном производстве предложенных
выходных каскадов рекомендовано их выполнение на GaAs технологическом процессе, осваиваемом
Минским Научно-Исследовательским Институтом Радиоматериалов (ОАО «МНИИРМ»,
г. Минск, Республика Беларусь), который допускает работу предлагаемых схем в условиях высоких
температур (до +300…+350 оС), а также при воздействии проникающей радиации с поглощенной
дозой гамма-квантов (до 1 Мрад) и потока нейтронов (до 1013 н/см2).
