CMOS橫向雜散雙極性電晶體在能隙參考電位線路中之特性分析,模擬以及設計製作

Abstract

近來CMOS製程中之橫向雜散雙極性電晶體已被應用在一些數位與線性整合性的線路 中，它之所以被接受與應用，乃在於其較低的製造成本以及較成熟之製造技術，本 篇論文中，我們嘗試以CMOS中之橫向雜散雙極性電晶體應用在能隙參考電位線路中 ，所有的實驗均是在0.8um CMOS製程下所完成的，在完整的實驗線路中，包含了鏡 像電流反映器，操作型放大器，以及外部緩衝級等。對於這樣的一線路將可以被廣 泛的應用在數位對線性的轉換器中，然而此一線路最值得注意的地方，乃在於其對 溫度的穩定性上。在橫向雙極性電晶體的設計上，我們亦做了相當的努力，以便使 此一電晶體能得到較大的輸出電流。實驗中我們所能達到的hfe 接近30左右。 為了能精準的以SPICE 模擬線路的輸出，橫向雙極性電晶體的模型以及其各項的參 數均是必須的，此項工作我們以現成的套裝軟體AURORA來完成參數萃取的工作，由 萃取出之參數所構成的電晶體模型與實際元件比較中，我們發現在主動區域，模型 與實際元件可有完美一致的表現。但在飽和區域卻有較大的出入，此一原因將歸因 於此一橫向電晶體元件在CMOS製程中是與一縱向電晶體並存而生的，並將影響此一 元件在飽和區域中之表現，在線路輸出模擬上，我們將線路設計在70℃時對溫度有 最小的變異性，而實際線路中所測量的結果，則是在90℃時對溫度有最小的變異性 。