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微波開關(guān)芯片的研究與設(shè)計(jì)
就成本和集成度而言, 標(biāo)準(zhǔn)的體硅 MOSFET 無疑是最理想的開關(guān)設(shè)計(jì)選擇,但是襯底的低電阻率(0.1Ω*cm 數(shù)量級) 會產(chǎn)生嚴(yán)重的信號泄漏和在電路不同器件間建立有害的通路, 從而損害敏感信號并導(dǎo)致非常差的開關(guān)性能[10] 。 一種減小襯底耦合效應(yīng)的有效方法是采用具有深 N 阱(Deep N-well, DNW) 的 Triple-wellCMOS 技術(shù), 典型的 Triple-well NMOS 晶體管物理結(jié)構(gòu)模型如圖 1-2(a) 所示。DNW 將常規(guī)硅基 CMOS 的硅襯底隔離為體和襯底, DNW 通過大電阻接高電壓保證交流浮地和體-DNW 寄生二極管與 DNW-襯底寄生二極管充分反偏, 從而Triple-well CMOS 技術(shù)可以看作是將體和襯底用電容隔離開來以減小襯底耦合, 而體也可以獨(dú)立供電以減小寄生結(jié)二極管的影響, Triple-well NMOS 晶體管等效原理圖模型如圖 1-2(b) 所示。 然而, 隨著頻率的升高和功率的增加, DNW 的隔離作用越來越小, 襯底導(dǎo)電性的影響將越來越明顯。 繼續(xù)減小晶體管的尺寸能夠滿足晶體管向更高的頻率應(yīng)用拓展, 但是對功率性能的限制會更加明顯。SOI CMOS 技術(shù)是體硅 CMOS 工藝的特殊版本, SOI NMOS 晶體管物理結(jié)構(gòu)如圖 1-3(a) 所示。 SOI 技術(shù)可以提供對有源區(qū)完全的氧化物隔離, 這使得 SOI可以采用高阻硅襯底(1KΩ*cm 數(shù)量級) , SOI MOSFET 主要通過硅襯底的高電阻率減小襯底損耗, 埋氧層有助于減小襯底耦合效應(yīng), SOI NMOS 晶體管的等效原理圖模型如圖 1-3(b) 所示。
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