微电子前沿 word版

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1、微电子中的人类智慧（一）1AGC原理及AGC双极型晶体管2双栅MOSFET原理及运用3密勒原理和密勒电容AGC:nAGC自动增益控制（AutomaticGainControl）n特点：能够对输入幅度不断变化的信号进行补偿变换，从而得到幅度稳定的输出。n应用：电视机在接收近地电视台和远地电视台节节目时需要有相同的接收效果。n在雷达、通信等领域被广泛应用。实现AGC的方法：nAGC双极型晶体管n双栅MOSFETnAGC集成电路AGC双极型晶体管(BJT)原理n当输入增加时，输出会同时增加，我们需要，衰减增益，使放大系数降低，则达到了稳定输出的目的。n实现

2、AGC的方法之一n利用双极型晶体管的大注入效应（减小放大系数）n利用大电流下的基区扩展--kirk效应（减小放大系数）AGC双极型晶体管的局限性n自动增益控制特性与频率特性是相矛盾----AGC要求基区扩展，而f反比于基区宽度的平方！n自动增益控制范围不够大----由于器件频率特性的限制，有效基区不能展得太宽n自动增益控制特性与高频噪声特性是相矛盾----AGC要求基区大注入，基区掺杂浓度低时，易于发生大注入效应n基区掺杂浓度动愈低，器件高频噪声愈差n重要慨念：一个电子系统的噪声特性由第一级放大器噪声特性决定双栅MOSFET双栅MOSFET结构双栅M

3、OSFET的特点n双栅MOS具有工作频率高，可变增益控制，噪声低以及反馈电容小等优点n可在VHF（甚高频）和UHF（超高频）范围内稳定工作，广泛用于电视接收机和调频收音机的高放级以及通讯混频和调制等方面双栅MOS的端口nGl靠近源极，加高频信号，称信号栅nG2靠近漏极，加固定偏置或AGC电压，作增益控制栅nS源端接地D漏端一般接电源双栅MOSFET的工作区n混频的双栅FET可模拟为两个单栅FET串连而成，因此双栅FET直流转移特性曲线为两个单栅FET流转移特性曲线反相迭加而成。n按双栅FET所加直流偏压的不同,它相应地工作在三个不同的非线性模区:区域

4、I为低噪声混频模区(LNM);区域II为自振荡混频模区(SOM);区域III为镜像抑制混频模区(IRM)。双栅MOS与单栅MOS输出特性的比较双栅MOS工作区域：工作区域LNMSOMIRMFET1混频混频射频放大FET2中频放大中频放大混频应用低噪声混频自震荡混频镜象抑制混频双栅MOSFET的应用在SOM模区,FET1、FET2的跨导都比LNM模区的高,器件处于潜在不稳定状态,若此时加入介质谐振器,使其满足振荡条件,则可成为振荡源。这样,当有射频小信号输入时,双栅FET就可实现自振荡混频功能双栅MOSFET的应用双栅MOSFET高频放大器•此电路是彩

5、色电视机高频调谐器中的具有自动增益控制作用的双栅场效应管高频放大器•双栅场效应管工作在SOM区，g1是彩电的UHF信号，g2是AGC信号双栅MOS工艺：硅栅工艺介绍(铝硅栅工艺介绍)采用Mo栅工艺原因密勒电容密勒定理把图a中的电路转化成图b中的电路，且有密勒定理运用ＭＯＳ器件的小信号模型n跨接在栅漏之间的电容Cgd会因密勒效应而被放大，使MOS管有效输入电容显著增加n作业4(选做)：试证明当输出端短路时，Cgd不会被放大；而当输出端不短路时，Cgd会被放大1+Av倍。密勒电容的影响等效电路：n从Ｘ点可以看到的总电容等于　　　加上　　的密勒乘积项两极运

6、放的密勒补偿密勒补偿前：为了满足相位裕度，就必须使一个主极点向原点移动，所以需要一个很大的MOS电容，这要浪费很大的版图面积采用密勒电容补偿P1=-1/gm1*Rout1*Rout2*Ccp2=-gm2/CoutZ0=gm2/Cc两个极点发生分裂，新产生一个右半平面的零点。小结n通常情况下，大注入效应和Kirk效应使器件的f特性变坏，但是，AGCBJT正是利用了通常BJT中应当尽力避免的大注入效应和Kirk效应n在双栅MOS中G2屏蔽了G1/D之间的耦合，大幅减小了密勒效应,从而双栅MOS具有良好的超高频特性通常情况下，对于MOS管或IC密勒效应是有

7、害的，它使等效输入电容增加，器件或IC频率特性变坏。但是，在IC中经常利用密勒效应来获得大电容。微电子中的人类智慧（二）HBT：HeterojunctionBipolarTransistor异质结(1)BJT中的矛盾如果想↑f，需↓Wb，而Wb↓⇒穿通电压↓和厄利电压↓。如果想↑β,需↑Ne和↓Nb；↓Nb与↓Wb有同样问题，↑Ne受禁带变窄效应限制。HBT可解决上述矛盾。注入效率足够高⇒Wb↓而不穿通⇒f↑。随着现在微波通讯技术的不断发展，人们要求通讯频率及带宽越来越高。同时，也在不断寻找低功耗、低成本、低噪声的器件。当前，Si器件技术占据大规模集

8、成电路的主流，并且其价格低廉、集成度高、技术成熟成为目前市场的主流，但是由于通讯频率的不断升高，客观上要求S