Экспериментальные исследования и модель двухзатворного JFET для аналоговых интегральных микросхем

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.

1. Close J.P., Counts L.W. A 50-fA junction-isolated operational amplifier. IEEE Journal of Solid - State Circuits. 1988; 23(3):843-851. https://doi.org/10.1109/4.328.

2. 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. https://doi.org/10.1109/16.7406.

3. 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. https://doi.org/10.1016/0168-9002(96)00238-0.

4. 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. https://doi.org/10.1016/S0168-9002(96)00355-5.

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. https://doi.org/10.1016/S0168-9002(98)00900-0.

6. 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. https://doi.org/10.1109/essderc.2018.8486848.

7. Petrosyants K.O., Ismail-Zade M.R., Sambursky L. Compact Si JFET model for cryogenic temperature. Cryogenics. 2020; 108:1-6. https://doi.org/10.1016/j.cryogenics.2020.103069.

8. Прокопенко Н.Н., Дворников О.В., Бугакова А.В. Проектирование низкотемпературных и радиационностойких аналоговых микросхем для обработки сигналов датчиков. Москва: СОЛОН-Пресс; 2021.

9. Абрамов И.И., Дворников О.В. Проектирование аналоговых микросхем для прецизионных измерительных систем. Минск: Академия управления при Президенте Республики Беларусь; 2006.

10. Достал И. Операционные усилители. Москва: Мир; 1982.