[發明專利]一種由源端無電極的MOSFET器件構成的新型皮安級電流源

在審

• 申請號: 201610033302.8
• 申請日: 2016-01-19
• 公開（公告）號: CN105676931A
• 公開（公告）日: 2016-06-15
• 發明（設計）人: 陳海峰
• 申請（專利權）人: 西安郵電大學
• 主分類號: G05F1/56
• 分類號: G05F1/56
• 代理公司: 北京華仲龍騰專利代理事務所(普通合伙) 11548
• 代理人: 李靜

技術領域

本發明涉及一種電流源，具體是一種由源端無電極的MOSFET器件構成的新型皮安級電流源。

背景技術

隨著集成電路工藝尺寸的不斷縮小，電路的功耗問題變得越來越嚴重。在生物芯片領域內，已知人類神經元脈沖電流只有數十皮安培，因此這對生物芯片的電流大小及功耗提出了更為苛刻的要求。此外，人腦芯片近年來也獲得了飛速的發展，這些芯片中的一個最重要指標是小電流的處理。當電流低至納安培以下，這些芯片的設計就會遇到挑戰。然而目前的半導體技術在控制這些數十安培電流方面存在諸多障礙，并未很好的解決這一問題。在此背景下，本設計提供了由源端無電極的MOSFET器件構成的新型皮安級電流源，該電流源可提供數十皮安培電流的輸出和控制。

發明內容

本發明的目的在于提供一種由源端無電極的MOSFET器件構成的新型皮安級電流源，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種由源端無電極的MOSFET器件構成的新型皮安級電流源,包括多個相同型號的MOSFET器件，所述每個相同型號的MOSFET器件上的漏極連接在一起，并接到輸出端O，每個MOSFET器件上的襯底電極連接在一起，并接地。

作為本發明進一步的方案：所述的MOSFET器件為N型或者P型金屬氧化物場效應管。

作為本發明進一步的方案：所述每個MOSFET器件上的柵極各自獨立。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：本發明提供了由源端無電極的MOSFET器件構成的新型皮安級電流源，該電流源可提供數十皮安培電流的輸出和控制，能夠滿足生物芯片對電流大小和功耗的苛刻要求；同時也可被制造成相應的集成電路芯片，由于涉及的MOSFET器件和電路與傳統的CMOS集成電路工藝有很好的兼容性，因此無需特殊工藝，因此制造成本較低。

附圖說明

圖1為由源端無電極的MOSFET器件構成的新型皮安級電流源的結構示意圖；

圖2為五MOSFET器件組成的電子導電型微電流源三角柵壓信號加載時序關系；

圖3為五MOSFET器件組成的電子導電型微電流源O端漏壓V_D加載時序關系；

圖4為五MOSFET器件組成的電子導電型微電流源O端輸出電流I_O隨著時間變化曲線；

圖中：1-柵極、2-漏極、3-襯底電極、4和5為連接導線、6-MOSFET器件。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

請參閱圖1，本發明實施例中，一種由源端無電極的MOSFET器件構成的新型皮安級電流源,包括多個相同型號MOSFET器件6，所述每個相同型號的MOSFET器件6上的漏極2連接在一起，并接到輸出端O，每個MOSFET器件6上的襯底電極3連接在一起，并接地。

所述的MOSFET器件6為N型或者P型金屬氧化物場效應管。

所述每個MOSFET器件6上的柵極1各自獨立。

本發明的工作原理是：柵極1電壓使得溝道為耗盡狀態，同時給輸出端O加載一恒定電壓，這一電壓即施加在每個MOSFET器件6的漏極2電壓V_D，此V_D使得MOSFET器件6的漏PN結處于反偏狀態。這時選擇性的施加在某一個或者一些MOSFET器件6的柵極1上三角波電壓信號，這時MOSFET器件6溝道中隨著柵極1電壓V_G的變化會經歷耗盡狀態而使得界面陷阱起到產生中心的作用會產生出載流子，這些載流子被漏極2收集而形成輸出端極低的輸出電流脈沖，該電流脈沖可最低至皮安級別。通過選擇性控制不同MOSFET器件6的柵極1的電壓V_G載入從而控制輸出電流的頻率及大小。

本MOSFET器件6具有兩種導電類型結構：P型襯底時漏極2輸出電流為電子電流，稱為電子導電型微電流源；N型襯底時漏極2輸出電流為空穴導電電流，這種類型稱為空穴導電型微電流源。

下面以電子導電型微電流源結構為例對本發明進行進一步的闡述：