电路制造技术

对于晶体管，由于制造工艺和所使用基片的不同出现栅极绝缘膜的变化以及由此在沟道形成区结晶状态的变化等因素是部分一致的，因此产生晶体管的阈值电压和迁移率的变化。本发明专利技术提供一种使用整流型器件的电路，其中当在该器件两端的电极施加电位差时，仅在单一方向产生电流。其次，本发明专利技术提供一种电路，它利用了一个事实，即当信号电压被输入到整流型器件的一个端子时，另一端子的电位成为只被整流型器件的阈值电压补偿的电位。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电路的技术。本专利技术也涉及一种半导体装置技 术.此外，本专利技术属于一种半导体装置
，该半导体装置具有 以源跟随电路、差动放大器、读出放大器、运算放大器等、信号线驱 动电路和光电转换器件为代表的电路.
技术介绍
这些年广泛用于便携式电话和便携式端子等的集成电路(IC)具 有一种在约5平方毫米的硅基片上形成成百上千到几百万晶体管和电 阻器的结构，并且在装置小型化、增加装置可靠性和装置的大规模生 产中起重要作用。其次当用于集成电路(IC)等的电路被设计时，在许多情况下， 具有放大小振幅信号的电压和电流功能的放大器电路被设计，放大器 电路被广泛应用，因为它是阻止产生失真而使电路稳定工作所必不可 少的电路.此处，作为放大器电路的一个实例，将描述一个源跟随电路的结 构及其操作。首先，图5A表示一个源跟随电路的结构实例，并且描 述了其在稳态的操作.然后，通过图5B和5C，将描述源跟随电路的 工作点。最后， 一个结构不同于图5A的源跟随电路的实例示于困6 中，并且将描述其在瞬态的操作.首先，将利用图5A的源跟随电路描述稳态下的操作.在图5A中，参考数字11表示一个n-沟道型放大晶体管，而参 考数字12表示n-沟道型偏压晶体管。此外，虽然困5A中所示的放大 晶体管11和偏压晶体管12是n-沟道型，但它们也可用p-沟道型晶 体管构成。另外，此处为简化起见，假定放大晶体管11和偏压晶体 管12的特性和尺寸相同，并且更进一步电流特性也是理想的.总之， 假定即使放大晶体管和偏压晶体管12的源极和漏极间的电压变化，饱和区的电流值也不变.并且，放大晶体管11的漏区被连接到电源线13，而源区被连接 到偏压晶体管12的漏区.偏压晶体管12的源区被连接到电源线14.偏压电位Vb被施加到偏压晶体管12的栅电极.然后电源电位Vdd 被施加到电源线13，而接地电位Vw被施加到电源线14.在图5A所示的源跟随电路中，放大晶体管11的栅电极成为输入 端，并且输入电位V输人被施加到放大晶体管11的栅电极.并且，放 大晶体管11的源区成为输出端，而放大晶体管11的源区的电位成为 输出电位V输rfj。偏压电位Vb被施加到偏压晶体管12的栅电极，并假 定当偏压晶体管12在饱和区工作时，有表示为Ib的电流流动.此时， 由于放大晶体管11和偏压晶体管12串联，因此相同大小的电流流过 这两个晶体管.即当电流Ib流过偏压晶体管12时，电流L也流过放 大晶体管11。此处，将计算在源跟随电路中的输出电位V输出.通过调节放大晶 体管11的栅极和源极间的电压Vgsl，使输出电位V输出的值小于输入电 位V输人。此时，输入电位V输人、输出电位V输出和栅极及源极间的电 压Vgsl的关系满足下式(1).<formula>formula see original document page 13</formula>其次，由于在放大晶体管11在饱和区工作情况下，电流Ib流过放大晶体管11，因此放大晶体管11的栅极和源极间的电压Vgu需等 于偏压电位Vb。然后得到下面的公式(2).但是公式(2)只是当放 大晶体管11和偏压晶体管12在饱和区工作时才能得到. <formula>formula see original document page 13</formula>其次，将利用表示放大晶体管11和偏压晶体管12的电压和电流 关系的图5B和5C，描述源跟随电路的工作点，更详细地，将利用图 5B描述放大晶体管11的栅极和源极间的电压V^与偏压晶体管12的 栅极和源极间的电压Vgs2为相同值的情况。然后，利用图5C描述放大 晶体管11的栅极和源极间的电压Vgsl为一个不同于偏压晶体管12的 栅极和源极间的电压Vg^的值的情况，例如偏压晶体管12在线性区工 作的情况。在图5B中，虚线21表示当放大晶体管11的栅极和源极间的电 压Vg"为Vb时电压和电流的关系；而实线22表示偏压晶体管12的栅极和源极间的电压Vw为Vb时电压和电流的关系。在图5C中，虚线21 也表示放大晶体管11的栅极和源极间的电压Vgu为Vb，时的电压和电 流关系；而实线22表示偏压晶体管12的栅极和源极间的电压Vw为 Vb时的电压和电流关系.在图5B中，由于放大晶体管11的栅极和源极间的电压V^与偏 压晶体管12的栅极和源极间的电压Vw为相同值，而且更进一步，偏 压电位Vb和偏压晶体管12的栅极和源极间的电压Vgs2为相同值，因 此放大晶体管11的栅极和源极间的电压V^与偏压电位Vb是相同的 值.即得到Vgsl-Vgs2-Vb，并且如困5B所示，放大晶体管11和偏压晶 体管12在饱和区工作.此时，输入电位V输入和输出电位V输出成为线 性关系.另一方面，在图5C中，放大晶体管11的栅极和源极间的电压Vgsl 与偏压晶体管12的栅极和源极间的电压Vw为不同值，其次，偏压晶 体管12的栅极和源极间的电压V^和偏压电位Vb为相同值.此外， 假定放大晶体管11的栅极和源极间的电压V^为偏压电位Vb'.总之， 满足V^-Vb和Vgsl=Vb，，并且如图5C所示，放大晶体管11在饱和区 工作，而偏压晶体管12在线性区工作.此时，输入电位V输入、输出 电位V输出及偏压电位Vb，间的关系满足下式(3)。y输出-y输入一Vb， (3)如果假定当偏压晶体管12在线性区操作时流过的电流为Ib，，满足Ib， <Ib。总之Vb， 〈Vb被满足，并且输入电位V输人和电流Ib，的 值都被减少。则偏压电位Vb，也减少.此时，输入电位V输人和输出电 位V输出的关系为非线性.综前所述，在稳态源跟随电路中，为了扩大输出电位V^的振幅， 理想的是减少偏压电位Vb.这是由于如下两个原因.第一个原因是，如公式(2)所示，当偏压电位Vb小时，输出电 位V输出可被扩大。第二个原因是，在偏压电位Vb的值大的情况下， 当输入电位V输入被减少时，偏压晶体管12在线性区工作.当偏压晶 体管12在线性区工作时，输入电位V输入和输出电位V输出的关系易变 为非线性.此外，由于偏压晶体管12处于导通状态是必要的，因此将偏压 电位Vb的值设为大于偏压晶体管12的阈值电压的值是必要的.至此，已描述了源跟随电路在稳态下的工作，随后将利用图6A-B 描述源跟随电路在瞬态下的工作。如图6A-B所示的源跟随电路是通过在困5A的电路中增加一个电 容器件15而设计成的结构。电容器件15的一个端子被连接到放大晶 体管ll的源区，而另一端子被连接到电源线16.接地电位Vw被施加 到电源线16.电容器件15的两个电极之间的电位差变得与源跟随电路的输出 电位V输出一致.此处，将利用图6A描述V输出〈V输入-Vb的情况下的工 作，然后利用图6B描述V输出〉V输入-Vb的情况下的工作，首先，利用图6A,将描述在V输出〈V输入-Vb的情况下源跟随电路 在稳态下的工作，在图6A中，在t=0时间点，放大晶体管11的栅极和源极间的电 压Vgu的值为大于偏压晶体管12的栅极和源极间的电压Vgu的值.因 此，大的电流流过放大晶体管11，且电荷迅速被保持在电容器件15 中。然后，输出电位V输出被放大，放大晶体管11的栅极和源极间的 电压V本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电路，用于在输入到输入端的输入电位基础上通过输出端输出输出电位，其包括：　　　　第一晶体管；　　　　具有第一和第二电极的整流型器件，输入电位被输入到整流型器件的第一电极；　　　　第二晶体管，用于输入电源电位到第二电极并且用于将第二电极的电位与第一电位会聚；以及　　　　第三晶体管，用于当第一电位输入到第一晶体管的栅电极时从第一晶体管的源极输出输出电位，　　　　其中整流器件包括第四晶体管，其中第一电极和第二电极的其中之一是第四晶体管的源极和漏极的其中之一并且是第四晶体管的栅极，而且　　　　其中第一电极和第二电极的另一个是第四晶体管的源极和漏极的另一个。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：木村肇，渡边康子，
申请(专利权)人：株式会社半导体能源研究所，
类型：发明
国别省市：JP[]