Найти

Результаты поиска

• SIGЕ BICMOS ВЫХОДНЫЕ КАСКАДЫ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ

  А.А. Жук , Д. В. Клейменкин , Н.Н. Прокопенко

  143-159

  2025-11-10

  Аннотация ▼

  Разработка и проектирование кремний-германиевых (SiGe) аналоговых функциональных узлов (операционных усилителей, выходных каскадов, и др.) является одной из актуальных задач в современной микроэлектронике. Применение совмещенного технологического процесса SiGe BiCMOS позволяет объединять в единой интегральной схеме преимущества комплементарных КМОП-транзисторов (низкое энергопотребление и высокая плотность интеграции) и биполярных транзисторов с гетеропереходом (HBT) n-p-n типа (способность работать на высоких частотах, низкое энергопотребление и, как следствие, малое собственное тепловыделение, большой коэффициент усиления, высокое быстродействие, повышенная надежность, относительно низкая стоимость). Для создания микромощной аналоговой компонентной базы, работающей при воздействии высоких температур (до + 250 градусов цельсия), необходима разработка специальных SiGe BiCMOS схемотехнических решений, учитывающих ограничения технологического процесса на использование определенных видов транзисторов. Исследуется 4 модификации буферных усилителей для применения в качестве выходных каскадов операционных усилителей, которые ориентированы на SiGe BiCMOS технологический процесс. Разработана программа каталогизации и визуализации рассмотренных схем, которые отличаются друг от друга величинами входных и выходных сопротивлений, статическим токопотреблением, схемотехникой цепей установления статического режима, максимальными амплитудами положительного и отрицательного выходных напряжений и т.п. Приведены примеры компьютерного моделирования статических режимов и амплитудных характеристик в среде проектирования электроники и микроэлектроники Cadence при двух температурах + 27 ^oC и + 250 ^oC. Предлагаемые схемотехнические решения рекомендуются для практического использования в микроэлектронных устройствах, работающих в условиях повышенных температур

• СХЕМОТЕХНИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ АНАЛОГОВЫХ МИКРОСХЕМ НА GAN И GAAS ТРАНЗИСТОРАХ

  А.В. Бугакова , Н.Н. Прокопенко , Д.В. Клейменкин , О.В. Дворников , В.А. Чеховский

  2024-05-28

  Аннотация ▼

  Высокотемпературные интегральные микросхемы (ИМС), сохраняющие работоспособ-
  ность при температуре более 150°С, требуются во многих областях промышленности, например,
  в аэрокосмическом, авиационном и автомобильном приборостроении, нефтехимической промыш-
  ленности, электроэнергетике, электронике военного назначения. В настоящее время зарубежные
  предприятия серийно выпускают несколько высокотемпературных аналоговых и аналого-
  цифровых ИМС на основе кремниевых КМОП КНИ структур – ADS1278-HT, ADS1282-HT,
  ADS8320-HT, INA129-HT, INA333-HT, OPA2333-HT и др. В Российской Федерации также разра-
  ботаны высокотемпературные кремниевые операционные усилители и АЦП. Однако максималь-
  ная рабочая температура таких изделий не превышает 200°С из-за наличия ограничений кремние-
  вых технологий. По указанной причине в качестве полупроводников, предназначенных для высоко-
  температурных ИМС, чаще всего рассматриваются широкозонные, такие как карбид кремния
  (SiC), нитрид (GaN) и арсенид галлия (GaAs), которые обеспечивают ряд характеристик, необхо-
  димых для высокотемпературных применений: широкую запрещенную зону, высокую скорость
  насыщения носителей заряда и низкую концентрацию собственных носителей заряда. В статье представлен аналитический обзор проблем разработки высокотемпературных GaN и GaAs мик-
  росхем. Рассмотрены особенности вольтамперных характеристик GaN и GaAs полевых транзи-
  сторов, работающих в режиме обеднения и обогащения, электрические схемы типовых аналого-
  вых устройств (зарядочувствительных и операционных усилителей, компараторов, повторителей
  тока) и цифровых вентилей. Сделан вывод о том, что схемотехнический синтез GaAs аналоговых
  микросхем целесообразно выполнять на полевых транзисторах с каналом n-типа, работающих в
  режиме обеднения, и p-n-p гетероструктурных биполярных транзисторах. Приведены примеры
  таких схем. Актуальность вышеназванных исследований связана с проблемами импортозамеще-
  ния микросхем на широкозонных полупроводниках (GaN, GaAs), обеспечивающих широкий диапазон
  рабочих температур (свыше +150°С).

• ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ АНАЛОГОВЫХ МИКРОСХЕМ НА ШИКОРОЗОННЫХ ПОЛУПРОВОДНИКАХ (ОБЗОР)

  А.В. Бугакова , Д.В. Кузнецов , В. Е. Чумаков , Д. В. Клейменкин , М. А. Сергеенко

  2023-10-23

  Аннотация ▼

  Представлен аналитический обзор перспективных технологических процессов для
  высокотемпературных аналоговых микросхем, востребованных в космическом, авиацион-
  ном и автомобильном приборостроении, нефтехимической промышленности, электроэнер-
  гетики, электроники военного назначения, медицине и др. Рассмотрены проблемы проек-
  тирования микросхем данного класса на широкозонных полупроводниках (карбид-кремний
  (SiC), нитрид-галлий (GaN), арсенид-галлий (GaAs)), обеспечивающих широкий диапазон
  рабочих температур (-200°С…+500°С). В настоящее время «слаботочная» схемотехника
  на SiC, GaN, GaAs шикорозонных полупроводниках для работы при высоких температурах
  крайне не развита, что не позволяет проектировать аналоговые изделия нового поколения
  в интересах российских предприятий. Сегодня многие актуальные вопросы SiC, GaN, GaAs
  высокотемпературной схемотехники и динамики не решены. Необходимы исследования
  конструктивно-технологических решений, а также отвода тепла. В этой связи в статье
  проведен анализ проблем проектирования микросхем данных классов. При этом следует
  учитывать ограничения технологических процессов, которые, во многих случаях, позволя-
  ют создавать только однотипные активные элементы, что затрудняет построение мик-
  росхем. Актуальность вышеназванных исследований связана с проблемами импортозаме-
  щения в условиях санкций, когда закупка электронной компонентной базы ответственного
  применения у зарубежных фирм становится недоступной. Нужны российские рекоменда-
  ции по разработки правил проектирования аналоговых интерфейсных микросхем (операци-
  онных и мультидифференциальных операционных усилителей, трансимпедансных и заря-
  дочувствительных усилителей, компенсационных стабилизаторов напряжения и буферных
  усилителей, токовых конвейеров и т.п.) под задачи обработки сигналов датчиков физиче-
  ских величин в диапазоне высоких температур (+150°С … +500°С).

• СХЕМОТЕХНИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ БЫСТРОДЕЙСТВИЯ ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ НА ОСНОВЕ «ПЕРЕГНУТОГО» КАСКОДА

  Н. Н. Прокопенко , Д.В. Клейменкин , М.А. Сергеенко

  2023-06-07

  Аннотация ▼

  Предлагаются три схемотехнических приема, обеспечивающих (при одновременном
  использовании) повышение более чем на два порядка максимальной скорости нарастания
  выходного напряжения (SR) микроэлектронных операционных усилителей (ОУ) на биполяр-
  ных транзисторах с классической архитектурой, предназначенных для работы в системах
  автоматического управления, радиотехники и связи, например, в качестве драйверов
  сверхбыстродействующих аналого-цифровых преобразователей (EVIOAS150, EVIOAS350,
  AD9208, AD9691, 1273ПВ14 и др.). Рассматриваемые ОУ содержат каскодный входной
  каскад с нелинейной коррекцией проходной характеристики и цепью следящей связи, повы-
  шающей коэффициент ослабления входных синфазных сигналов и коэффициент подавления
  помех по шинам питания, а также промежуточный каскад на основе «перегнутого» кас-
  кода. Применение «перегнутого» каскода позволяет повысить эффективность использо-
  вания напряжений источников питания, а также увеличить частоту единичного усиления
  скорректированного ОУ. Однако, такой промежуточный каскад является существенным
  нелинейным звеном, ограничивающим максимальные выходные токи, перезаряжающие
  корректирующий конденсатор ОУ. Приводятся результаты компьютерного моделирова-
  ния двух модификаций ОУ AmpSR1, AmpSR2, отличающихся друг от друга структурой
  нелинейного параллельного канала, устраняющего динамическую перегрузку «перегнутого»каскода. Актуальность выполненных исследований связана с проблемами импортозамеще-
  ния в классе быстродействующих ОУ и отсутствием у дизайнеров аналоговых схем новых
  и перспективных идей повышения SR ОУ, базирующихся на одновременном использовании
  нелинейных и дифференцирующих цепей коррекции переходного процесса в режиме большо-
  го сигнала. Рассмотренные схемотехнические приемы эффективны и при использовании
  CMOS технологических процессов.