Интегральная схема генератора стабильного тока

(51) 4 Ь 27 04 Й ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Орегагопа 1 1 пеаг 197 ирмы ФаирРЗ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ"Монолитный интегральный операционный усилитель 8007" Фирмы "Тпгегзд 1", "Электроника", пер с англ.,1972, Р 23, стр. 40-45.(54)(57) ИНТЕГРАЛЬНАЯ СХЕМА ГЕНЕРАТОРА СТАБИЛЬНОГО ТОКА, содержащая горизонтальные р-и-р транзисторы и начальный источник смещения на полево тетроде, о т л и ч а ю щ а я с ятем, что, с целью повышения степениинтеграции, выходного сопротивления итемпературной стабильности, областьколлектора горизонтального р-и-ртранзистора является также областьюистока полевого тетрода, а областьбазы горизонтального р-и-р транзистора является также областью нижнегозатвора полевого тетрода, причемупомянутые горизонтальные р-и-р транзистор, полевой тетрод и начальныйисточник .смещения выполнены в однойобщей изолированной области и-типапроводимости.73086 гизменении напряжения эмиттер-коллектор.Целью изобретения является повышение степени интеграции, выходного 5сопротивления и температурной стабильности,Цель изобретения достигается засчет того, что область коллекторагоризонтального р-и-р транзистораявляется также областью истока полевого тетрода, а область базы горизонтального р-и-р транзистора является также областью нижнего затвоИзобретение относится к области микроэлектроники, в частности к монолитным полупроводниковым интегральным схемам,Известна монолитная интегральная схема операционного усилителя с полевыми транзисторами на входе, содержащая генератор тока, где генератор стабильного тока выполнен на латеральных р-и-р транзисторах с эмиттерными резисторами отрицательной обратной связи для повышенияя,ыходдного сопротивления.Недостатками указанного генератора стабильного тока является то, что начальный источник смещения, выполненный на резисторе с сопротивлением 39 к Ом имеет зависимость от напряжения питания и разный температурный дрейф относительно входных полевых транзисторов,причем компоненты генератора тока выполнены в минимально восьми изолированных областях.Известна также интегральная схема генератора стабильного тока, используемого в усилителе типа 8007 иноформы 1 пегз 1, в которой генератор стабильного тока содержит горизонтальные р-и-р транзисторы и начальный источник смещения на полевом тетроде. Недостатком известной схемы является то, что компоненты генераторов тока и начального источника смещения.выполнены в более десяти изолированных областях и занимают значительную площадь кристалла (примерно 403 площади), Это частично объясняется ис- "=пользованиеМ низковольтйыхйолевыхтетродов, требующих схемы защиты, а при построении многоканального усилителя данного типа количество необходимых изолированных областей пропорционально увеличивается. Кроме того, отношение тока начального источника и тока входного каскада регулируется отношением ширины канала начального источника смещения и выходных полевых тетродов. Это неэкономно с точки зрения использования площади кристалла, так как для увеличения максимального тока стока полевого тетрода пропорционально увеличивают площадь занимаемую полевым тетродом. В динамическом режиме изменение токов каскадов происходит за счет изменения коэффициента передачи усиления латерального р-и-р транзистора при значительном ра полевого тетрода, причем упомянутые горизонтальный р-и-р транзистор,полевой тетрод и начальный источниксмещения выполнены в одной общейизолированной области полупроводника20 и-типа проводимости.На чертеже представлена интегральная схема генератора стабильного тока, где изображены:изолирующая и-область 1 (карман);25 Р(р+) - истоковая область 2 полевого тетрада и коллекторная область р-и-р латерального транзистора;и+ область 3 верхнего затвора полевого тетрода;область 4 р-канала, пассивнаячасть;р (р+) стоковая область 5 полевого тетрода;и+ область 6 контакта;35р (р+) эмиттерная область 7 р-и-рлатерального транзистора;и+ скрытый слой 8 при изоляциикомпонентов диэлектриком;и+ кольцо при изоляции компонентов переходом;полупроводниковый элемент 9, почлевои тетрод - латеральный одноили многоэмиттерный транзистор;дорожка металлизации 10;4 дорожки металлизации 11, 12, 13,14, 1 б, 17, 18, 19 полупроводниковыхэлементов;цорожка металлизации 15 начального источника к отрицательной шиненапряжения питания,На фиг.2 представлен полупроводниковый элемент генератора стабильного тока, где изображены:изолирующий окисел 20,и подконтактная область 21 к базе латерального транзистора (нижнийзатвор полевого тетрода);изолирующий окисел "карман" 22;пф скрытый слой 8;30 35 40 45 50 55 монокристалл полупроводника и-типа, база латерального транзистора 23;и+ верхний затвор полевого тетрода 3;р - канал полевого тетрода 24; р+(р) сток полевого тетрода 5; р+(р) исток полевого тетрода и коллектор латерального транзистора 2,р+(р) эмиттер 7 р-и-р латерального транзистора;подложка 25.П р и м е р. Конструктивно интегральная схема генератора стабильного тока выполняется в виде, монолитной полупроводниковой схемы на кремнии, например, в операционном усилителе с изоляцией компонентов р-и перехо-, дом или окислов, Генератор стабильного тока для многоканального или одноканального усилителя выполняется в одной изолированной области. На фиг,1 приведено решение генератора стабильного тока для четырехканального усилителя. Генератор состоит из девяти полупроводниковых элементов (см, фиг.2), каждый из которых выполняет функции полевых тетродов и одно- или многоэмиттерных р-и-р латеральных транзисторов. Полевые структуры ИС выбраны для температурной согласованности усилителей, имеющих полевые тетроды на входе, Полевые тетродные структуры во входном каскаде операционных усилителей обеспечивают умень шение входного тока до пяти раз по сравнению с полевыми триодными структурами из-за отсутствия составляющей части обратного тока нижнего затвора, так как площадь нижнего затвора больше площади верхнего затвора. Кольцевые структуры полевых тетродов имеют меньшую площадь, чем гребенчатые структуры на единицу Ызз - максимального тока стока, Верхний затвор полевого тетрода начального источника смещения (см, фиг.1) шире (канал длиннее), чем у полевых тетродов полупроводниковых элементов. При малых размерах полупроводникового элемента (200 х 350 мкм) реализуются отношениямаксимальных токов стоков полевыхтетродов 1: 10, хотя практически больше, чем 1:3 не требуется, Для повышения функциональности и плотности коллекторная область р-и-р латерального транзистора и р+ область контакта истока полевого тетрода одного полупроводникового элемента совмещаются а области базы латерального транзистора и нижнего затвора полевого транзистора выполнены как одно целое, В генераторе стабильного тока все р-и-р латеральные транзисторы работают при малом напряжении коллектор - эмиттер, равном 0,7-1 В. Близкое значение напряжений коллектор - эмиттер р-и-р латеральных транзисторов и его низкое значение допускает формирование транзисторов с большим коэффициентом усиления и низким пробивным напряжением коллектор - эмиттер, при этом повышается точность повторения требуемых токов, сохраняя их в динамическом режиме усилителя.При большом входном сигнале усилителя напряжение стока полупроводниковых элементов меняется в больших пределах, но ток стока сохраняет стабильность благодаря глубокой последовательной отрицательной обратной связи по току, создаваемой р-и-р латеральными транзисторами. Интегральная схема генератора стабильного тока усилителя с полевыми транзисторами на входе создает несколько преимуществ для усилителя: создание полупроводниковых элементов, выполняющих функции полевых тетродов и латеральных транзисторов, повьппает надежность ИС за счет уменьшения количества контактов металл-полупроводник и упрощения конфигурации слоев, экономит площадь кристалла на 20-307, повышает выходное сопротивление указанных полупроводниковых элемеитов генератора стабильного тока за счет каскадного включения р-.п-р латеральных транзисторов и полевых тетродов, улучшает коэффициент подавления источника питания и синфазного сигнала усилителя; в многоканальных усилителях уменьшается влияние между каналами. Кроме того, повышается температурная стабильность интегральной схемы, а использование одно- или многоэмиттерныхлатеральных транзисторов повышает гибкость интегральной схемы, т.е. многовариантность ее токов. В то же время универсальные полупроводниковые элементы, на которых построена интегральная схема, дают возможность упростить изготовление, в частности, шаблонов. На основе интегральной схемы создаются одно- или многоканальные усилители. Интегральную5 673086 6схему генератора стабййййоГотока входе реализуют в операционном уси"усйлитейя с полевыми транзисторами на лителе или в компараторе. 2 ставитель В.Персицхред И.Попович орректор Л.Патай одписное Тираж ИИПИ Государстве делам изобре Москва, Ж, Н 11303 Производственно-полиграФическое предприятие,г. Ужгород, ул ектная,Редактор П,ГорьковЗаказ 3612/2 ого комитета СССРний и открытийаушская наб., д, 4/5