[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于微納間隙二極管陣列的電壓采樣電路

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011604066.3
• 申請(qǐng)日: 2020-12-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112630520A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王琦龍;張光曙
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01R19/25
• 分類(lèi)號(hào): G01R19/25
• 代理公司: 南京瑞弘專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 沈廉

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于微納間隙二極管陣列的電壓采樣電路，該電路包括模擬信號(hào)輸入接口、微納間隙二極管、引線(xiàn)、電阻、穩(wěn)壓二極管、編碼器和數(shù)字信號(hào)輸出端口。其中特定間隙尺寸的微納間隙二極管、電阻、穩(wěn)壓二極管形成一條支路，當(dāng)模擬信號(hào)的電壓高于該支路的微納間隙二極管時(shí)，該支路導(dǎo)通，不同間隙尺寸二極管的閾值電壓不同，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬信號(hào)的不同電壓等級(jí)進(jìn)行檢測(cè)。微納間隙二極管尺寸小、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、電壓開(kāi)啟速度快，該電路在高速模數(shù)轉(zhuǎn)換領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微納間隙器件領(lǐng)域和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于微納間隙二極管陣列的電壓采樣電路。

背景技術(shù)

微納間隙器件，通過(guò)施加電場(chǎng)致使導(dǎo)體或半導(dǎo)體與絕緣體接觸面附近勢(shì)壘發(fā)生彎曲和變窄，導(dǎo)致電子隧穿出導(dǎo)體或半導(dǎo)體，并在電場(chǎng)的作用下在間隙中進(jìn)行彈道運(yùn)輸形成電流，當(dāng)間隙內(nèi)為氣體環(huán)境時(shí)，電子在高場(chǎng)強(qiáng)作用下與氣體分子碰撞，致使氣體分子發(fā)生電離進(jìn)一步提高發(fā)射電流密度，因此微納間隙器件速度比固態(tài)電子器件速度快。ADC電路是一種將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的電路，近年來(lái)在物聯(lián)網(wǎng)等產(chǎn)業(yè)的快速更新?lián)Q代下，ADC芯片持續(xù)向更快速度、更高精度、更低功耗、更小面積發(fā)展。ADC一般分為積分型ADC、逐次比較型ADC、流水線(xiàn)型ADC等。其中，由于流水線(xiàn)型ADC的采樣電路采用多個(gè)比較器對(duì)模擬信號(hào)并行采樣，因此其速度較快，但也因其比較器數(shù)量大，其功耗較大、面積較大。因此研究新型采樣電路有助于解決流水線(xiàn)型ADC的上述缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問(wèn)題:本發(fā)明目的是提出一種基于微納間隙二極管陣列的電壓采樣電路，該器件包含不同間隙尺寸的微納間隙二極管，二極管間隙不同，其開(kāi)啟的閾值電壓不同，導(dǎo)致相應(yīng)支路的導(dǎo)通電壓值不同，從而能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)不同等級(jí)電壓值進(jìn)行采樣。二極管尺寸小，有利于大量集成以進(jìn)一步提高流水線(xiàn)型ADC的采樣精度和范圍，并且二極管開(kāi)啟電壓速度快，有利于實(shí)現(xiàn)快速采樣。

技術(shù)方案：本發(fā)明的一種基于微納間隙二極管陣列的電壓采樣電路包括：信號(hào)輸入接口、微納間隙二極管陣列、引線(xiàn)、電阻、穩(wěn)壓二極管、信號(hào)輸出端口；其中，信號(hào)輸入接口接微納間隙二極管陣列的正端，微納間隙二極管陣列的負(fù)端通過(guò)引線(xiàn)接電阻，電阻的另一端分別接穩(wěn)壓二極管和信號(hào)輸出端口。

所述的微納間隙二極管陣列中每個(gè)二極管的間隙尺寸不同，其間隙尺寸在微米和納米量級(jí)；二極管數(shù)量為任意值。

所述的微納間隙二極管陣列中間隙材料為真空或者氣體環(huán)境，其電極由導(dǎo)體材料制成。

所述的微納間隙二極管陣列、電阻、穩(wěn)壓二極管通過(guò)引線(xiàn)串聯(lián)，穩(wěn)壓二極管的負(fù)極接地，穩(wěn)壓二極管的數(shù)量與微納間隙二極管陣列的數(shù)量相同。

所述電阻的另一端分別接穩(wěn)壓二極管和編碼器，編碼器的輸出端接信號(hào)輸出端口。

有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)勢(shì)：

1、與其他非流水線(xiàn)型ADC采樣電路相比，本發(fā)明電路的工作方式屬于流水線(xiàn)型采樣方式，具有更快的采樣速度；

2、與傳統(tǒng)流水線(xiàn)型ADC相比，本發(fā)明電路采用微納間隙二極管完成電壓比較的功能，微納間隙二極管速度快，具有更快的采樣速度；

3、與傳統(tǒng)流水線(xiàn)型ADC相比，本發(fā)明電路采用微納間隙二極管完成電壓比較的功能，微納間隙二極管制備簡(jiǎn)單、面積小，制備成本更低；

4、與傳統(tǒng)流水線(xiàn)型ADC相比，本發(fā)明電路采用微納間隙二極管完成電壓比較的功能，微納間隙二極管面積小，可大規(guī)模制備，有利于提高流水線(xiàn)型ADC的采樣精度和范圍；

附圖說(shuō)明

圖1、為本發(fā)明提供的一種基于微納間隙二極管陣列的電壓采樣電路的電路示意圖；

圖2、為本發(fā)明提供的一種基于微納間隙二極管陣列的電壓采樣電路的簡(jiǎn)易ADC工作原理圖；