Skip navigation
Please use this identifier to cite or link to this item: https://libeldoc.bsuir.by/handle/123456789/48063
Title: Особенности проектирования зарядочувствительных усилителей на арсенид-галлиевом базовом кристалле
Other Titles: Specific Design Features of Charge Sensitive Amplifiers on Arsenide-Gallium Master Slice
Authors: Дворников, О. В.
Чеховский, В. А.
Кунц, А. В.
Павлючик, А. А.
Keywords: доклады БГУИР;GaAs;зарядочувствительные усилители;базовые кристаллы;charge sensitive amplifier;master slice
Issue Date: 2022
Publisher: БГУИР
Citation: Особенности проектирования зарядочувствительных усилителей на арсенид-галлиевом базовом кристалле = Specific Design Features of Charge Sensitive Amplifiers on Arsenide-Gallium Master Slice / Дворников О. В. [и др.] // Доклады БГУИР. – 2022. – Т. 20, № 5. – С. 57–64. – DOI : http://dx.doi.org/10.35596/1729-7648-2022-20-5-57-64.
Abstract: Для производства интегральных аналоговых микросхем малой степени интеграции, предназначенных для работы при температуре до минус 200 ℃ и/или при поглощенной дозе гамма- излучения до 5 Мрад, создан арсенид-галлиевый базовый кристалл. Тип применяемых в базовом кристалле активных элементов, а именно: DpHEMT с размерами затворов 100 мкм/0,2 мкм и 10 мкм/0,2 мкм; p-n-p HBT, выбран для реализации наиболее распространенных аналоговых схем операционных усилителей, компараторов, повторителей напряжения. Несмотря на небольшое количество доступных для схемотехнического синтеза DpHEMT с большой крутизной и особенности вольтамперных характеристик экспериментальных образцов DpHEMT, исключающие их применение при малых токах стока, на базовом кристалле возможно проектирование схем зарядочувствительных усилителей (ЗЧУ), содержащих только один тип активного элемента – DpHEMT. При этом правильный выбор рабочей точки транзисторов обеспечивает разработку малошумящих, быстродействующих ЗЧУ с лучшими параметрами по сравнению с кремниевыми ЗЧУ для датчиков с внутренней емкостью до 100 пФ. Так, разработанные на GaAs базовом кристалле ЗЧУ с головными DpHEMT и отношением ширины затвора к его длине, равным W/L = 2000 и W/L = 3000, характеризуются соответственно током потребления I CC = 5,46 мА и I CC = 5,25 мА, длительностью фронта нарастания  R = 10,7 нс и  R = 9,6 нс, эквивалентным шумовом зарядом ENC = 3960 эл. и ENC = 3700 эл. при емкости датчика 50 пФ, в то время как ЗЧУ с кремниевым головным полевым транзистором, управляемым p-n-переходом и каналом p-типа, имеет W/L = 3870, I CC = 6,99 мА,  R = 27,7 нс, ENC = 5360 эл. при той же емкости датчика.
Alternative abstract: For the production of integrated analog circuits with a small-scale integration, which are developed to operate at temperatures up to minus 200 ℃ and/or with absorbed dose of gamma radiation up to 5 Mrad, a gallium arsenide master slice has been created. The following types of active elements are used in this master slice: DpHEMT with gate dimensions 100 ηm/0,2 ηm and 10 ηm/0,2 ηm; p-n-p HBT, they were chosen for realization of most common analog circuits of operational amplifiers, comparators, voltage followers. Despite the small number of available DpHEMT with high transconductance for circuit synthesis and volt-ampere characteristics features of DpHEMT experimental samples, which exclude use of those transistors at low drain current, master slice give opportunity for developing charge-sensitive amplifiers (CSA) circuits with only one type of active elements – DpHEMT. At the same time, correct choice of the operating point of transistors provide development of low-noise, high-speed CSAs with better parameters than silicon CSAs for sensors with internal capacitance up to 100 pF. So, developed on GaAs master slice CSA with head DpHEMTs and ratio of the gate width to its length, equal to W/L = 2000 and W/L = 3000, characterized by current consumption I CC = 5,46 mA and I CC = 5,25 mA, rise time  R = 10,7 ns and  R = 9,6 ns, equivalent noise charge ENC = 3960 el, and ENC = 3700 el. with sensor capacitance of 50 pF, while the CSA with a head silicon p-channel junction field-effect transistor has W/L = 3870, I CC = 6,99 mA,  R = 27,7 ns, ENC = 5360 el. with the same sensor capacitance.
URI: https://libeldoc.bsuir.by/handle/123456789/48063
Appears in Collections:№ 20(5)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Dvornikov_Osobennosti.pdf1.01 MBAdobe PDFView/Open
Show full item record


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.