bsuirДоклады БГУИРDoklady BGUIR1729-76482708-0382БГУИР10.35596/1729-7648-2021-19-7-5-12bsuir-3201Research ArticleЭЛЕКТРОНИКА, РАДИОФИЗИКА, РАДИОТЕХНИКА, ИНФОРМАТИКАELECTRONICS, RADIOPHYSICS, RADIOENGINEERING, INFORMATICSЭкспериментальные исследования и модель двухзатворного JFET для аналоговых интегральных микросхемExperimental studies and a double gate JFET model for analog integrated circuitsГалкинЯ. Д.GalkinY. D.

Галкин Я.Д., аспирант, младший научный сотрудник лаборатории электронных методов и средств эксперимента

220013, Республика Беларусь, г. Минск, ул. П. Бровки, 6

тел. +375-257-250-775

Galkin Y.D., Postgraduate student, Junior Researcher at the Electronic Methods and Experiment Means Laboratory

Minsk

galkinyaroslav@gmail.comДворниковО. В.DvornikovO. V.

Дворников О.В., д.т.н., доцент, главный научный сотрудник

г. Минск

Dvornikov O.V., D.Sc., Associate Professor, Main Researcher

Minsk

ЧеховскийВ. А.TchekhovskiV. A.

Чеховский В.А., заведующий лабораторией электронных методов и средств эксперимента  

г. Минск

Tchekhovski V.A., Laboratory Manager of the Electronic Methods and Experiment Means Laboratory

Minsk

ПрокопенкоН. Н.ProkopenkoN. N.

Прокопенко Н.Н., д.т.н., профессор, заведующий кафедрой информационных систем и радиотехники 

г. Ростов-на-Дону

Prokopenko N.N., D.Sc., Professor, Head of the Information Systems and Radioelectronics Department

Rostov-on-Don

Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники; Институт ядерных проблем Белорусского государственного университетаBelarusian State University of Informatics and Radioelectronics; Institute for Nuclear Problems of Belarusian State UniversityОАО «Минский научно-исследовательский приборостроительный институт»Minsk Research Instrument-Making Institute JSCИнститут ядерных проблем Белорусского государственного университетаInstitute for Nuclear Problems of Belarusian State UniversityДонской государственный технический университетDon State Technical University202124112021197512Copyright © Галкин Я.Д., Дворников О.В., Чеховский В.А., Прокопенко Н.Н., 20212021Галкин Я.Д., Дворников О.В., Чеховский В.А., Прокопенко Н.Н.Galkin Y.D., Dvornikov O.V., Tchekhovski V.A., Prokopenko N.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://doklady.bsuir.by/jour/article/view/3201

Одним из направлений улучшения параметров аналоговых интегральных микросхем является разработка новых и модернизация существующих конструкций интегральных элементов без значительного изменения технологического маршрута изготовления интегральных микросхем с одновременным созданием моделей новых интегральных элементов. В статье рассмотрены результаты экспериментальных исследований двухзатворного полевого транзистора с управляющим p-n-переходом, изготовленного по технологическому маршруту 3CBiT ОАО «Интеграл». На основе полученных результатов предложена электрическая модель двухзатворного полевого транзистора с управляющим p-n-переходом, описывающая особенности его применения в аналоговых интегральных микросхемах. Приведено сравнение результатов измерений и моделирования вольтамперных характеристик с использованием созданной модели при разных режимах управления затворами. Малая емкость и обратный ток верхнего затвора двухзатворного полевого транзистора с управляющим p-n-переходом, возможность компенсации постоянной составляющей входного тока обеспечивают значительное улучшение характеристик таких аналоговых интегральных микросхем, как электрометрические операционные усилители и зарядочувствительные усилители. Разработанный двухзатворный полевой транзистор с управляющим p-n-переходом может найти применение в устройствах считывания сигналов, необходимых в аналоговых интерфейсах датчиков космического приборостроения и ядерной электроники.

One of directions of improving parameters of analog integrated circuits is a development of new and modernization of existing designs of integrated elements without significantly changing of a technological route of integrated circuit manufacturing with a simultaneous creation of new integrated elements models. The article considers the results of experimental studies of the double gate junction field-effect transistor manufactured according to the 3CBiT technological route of JSC Integral. Based on the obtained results, the electrical model of double gate junction field-effect transistor is proposed, which describes the features of its application in analog integrated circuits. Comparison of I-V characteristics of measurements results and created model simulation are presented. A small capacity and a reverse current of a double gate junction field-effect transistor top gate, an ability to compensate for the DC (direct current) component of an input current provide a significant improvement in the characteristics of analog integrated circuits such as electrometric operational amplifiers and charge-sensitive amplifiers. The developed double gate junction field-effect transistor can be used in signal readout devices required in the analog interfaces of space instrument sensors and nuclear electronics.

полевой транзистор с управляющим p-n-переходомдвухзатворный транзисторэлектрометрический усилительзарядочувствительный усилителькомпенсация входного токаjunction field-effect transistordouble gate transistorelectrometric amplifiercharge-sensitive amplifierinput current compensationReferencesClose J.P., Counts L.W. A 50-fA junction-isolated operational amplifier. IEEE Journal of Solid – State Circuits. 1988; 23(3):843-851. DOI: 10.1109/4.328.Close J.P., Counts L.W. A 50-fA junction-isolated operational amplifier. IEEE Journal of Solid – State Circuits. 1988; 23(3):843-851. DOI: 10.1109/4.328.Nanver L.K. and Goudena E.J.G. Design considerations for integrated high-frequency p-channel JFETs. IEEE Transactions on Electron Devices. 1988;35(11):1924-1934. DOI: 10.1109/16.7406.Nanver L.K. and Goudena E.J.G. Design considerations for integrated high-frequency p-channel JFETs. IEEE Transactions on Electron Devices. 1988;35(11):1924-1934. DOI: 10.1109/16.7406.Fazzi A., Rehak P. «Gate-to-gate» BJT obtained from the double-gate input JFET to reset charge preamplifiers. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. 1996;A377:453-458. DOI: https://doi.org/10.1016/0168-9002(96)00238-0.Fazzi A., Rehak P. «Gate-to-gate» BJT obtained from the double-gate input JFET to reset charge preamplifiers. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. 1996; A377:453-458. DOI: https://doi.org/10.1016/0168-9002(96)00238-0.Fazzi A., Rehak P. A double-gate double-feedback JFET charge-sensitive preamplifier. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. 1996;A380(1-2):346-349. DOI: https://doi.org/10.1016/S0168-9002(96)00355-5.Fazzi A., Rehak P. A double-gate double-feedback JFET charge-sensitive preamplifier. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. 1996;A380(1-2):346-349. DOI: https://doi.org/10.1016/S0168-9002(96)00355-5.Baturitsky M.A., Dvornikov O.V. The double-gate p-JFET-inputted amplifier for low-capacitance detectors. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. 1998;419(1):99-104. DOI: https://doi.org/10.1016/S0168-9002(98)00900-0.Baturitsky M.A., Dvornikov O.V. The double-gate p-JFET-inputted amplifier for low-capacitance detectors. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. 1998;419(1):99-104. DOI: https://doi.org/10.1016/S0168-9002(98)00900-0.Makris N., Bucher M., Jazaeri F., Sallese J. A Compact Model for Static and Dynamic Operation of Symmetric Double-Gate Junction FETs. 2018 48th European Solid-State Device Research Conference (ESSDERC). 2018;238-241. DOI: 10.1109/essderc.2018.8486848.Makris N., Bucher M., Jazaeri F., Sallese J. A Compact Model for Static and Dynamic Operation of Symmetric Double-Gate Junction FETs. 2018 48th European Solid-State Device Research Conference (ESSDERC). 2018;238-241. DOI: 10.1109/essderc.2018.8486848.Petrosyants K.O., Ismail-Zade M.R., Sambursky L. Compact Si JFET model for cryogenic temperature. Cryogenics. 2020; 108:1-6. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cryogenics.2020.103069.Petrosyants K.O., Ismail-Zade M.R., Sambursky L. Compact Si JFET model for cryogenic temperature. Cryogenics. 2020; 108:1-6. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cryogenics.2020.103069.Прокопенко Н.Н., Дворников О.В., Бугакова А.В. Проектирование низкотемпературных и радиационностойких аналоговых микросхем для обработки сигналов датчиков. Москва: СОЛОН-Пресс; 2021.Prokopenko N.N., Dvornikov O.V., Bugakova A.V. [Low temperature and radiation hardned analog integrated circuit design for sensors signal processing]. Moskow: SOLON-PRESS; 2021.Абрамов И.И., Дворников О.В. Проектирование аналоговых микросхем для прецизионных измерительных систем. Минск: Академия управления при Президенте Республики Беларусь; 2006.Abramov I.I. Dvornikov O.V. [Analog integrated circuit design for precision measurement systems]. Minsk: Akademiya upravleniya pri Prezidente Respubliki Belarus'; 2006. (In Russ.).Достал И. Операционные усилители. Москва: Мир; 1982.Dostal I. [Operational amplifiers]. Moskow: Mir; 1982. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.