[其他]高跨導高厄利(Early)電壓模擬(MOS)晶體管

無效

• 申請號: 86100192
• 申請日: 1986-01-12
• 公開（公告）號: CN86100192A
• 公開（公告）日: 1987-07-22
• 發明（設計）人: 馬龍;錢其∴
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/70;H01L27/06
• 代理公司: 南開大學專利事務所
• 代理人: 耿錫錕

高跨導高厄利（Early）電壓模似（MOS）晶體管，簡稱HGET。屬于一族新型半導體集成器件。（以下稱厄利為Early、模似為MOS）

為了使MOS器件有源負載單極放大器得到高增益，必須提高MOS管的跨導和輸出阻抗。有一種現行的高跨導晶體管，是由一個MOS晶體管和一個雙極型晶體管按達林頓式復合成（如圖1的A），這種晶體管的跨導可以達到20m，但它們Early電壓很低，約小于5伏。另一種現行的高輸出阻抗MOS晶體管，是由兩個MOS晶體管按共源-共柵形式復合而成（如圖1的B），這種晶體管輸出阻抗很高（幾十KΩ～幾百KΩ），但它的跨導比較低，約小于10mU。現行的這兩種晶體管的缺點是：或是高跨導低輸出阻抗，或是低跨導高輸出阻抗，不能作到既高跨導，又高輸出阻抗。

本發明的高跨導，高Early電壓晶體管，是將上述兩種晶體管的高跨導和高Early電壓的優點結合在一起，並發明了新的結構和版圖，經檢索國內外技術資料和專利文獻HO1L，沒有我所發明的高跨導高Early電壓晶體管，即HGET。

本發明的目的是提供一種高跨導高Early電壓的MOS晶體管，其制造工藝能夠和長溝（大于3微米）的MOS器件工藝相容。這樣就可以用普通MOS工藝制作出高增益器件。

HGET是把上述兩種，高跨導（圖1A）和高Early電壓（圖1B）兩種晶體管的優點結合起來，作成一類新的半導體集成器件，它們的等效電路如附圖2，3所示。它的特點是在現行的高跨導MOS晶體管（圖1A所示）的輸出端接一個耗盡型、共柵接法的MOS管。根據不同的晶體管類型和不同的復合方式，HGET有下述四種：

（一）兩個NMOS晶體管M₁、M₂和一個npn雙極型晶體管Q復合，如圖2A。

（二）兩個PMOS晶體管M₁、M₂和一個PNP雙極型晶體管Q復合，如圖2B。

這兩種HGET管是互補的，其等效電路的特征是：M₁的漏極、M₂的源極和Q的集電極短接，M₁的源極和Q的基極短接，M₂的柵極和Q的發射極短接。對外引出三端是M₂的源極，M₁的柵極和Q的發射極分別作為HGET的D、G、S三端。稱甲類復合。

（三）兩個NMOS晶體管M₁、M₂和一個PNP雙極型晶體管Q復合，如圖3A所示。

（四）兩個PMOS晶體管M₁、M₂和一個npn雙極型晶體管Q復合，如圖3B所示。

（三）和（四）兩種HGET也是互補的。其等效電路的特征是：M₁的漏極和Q的基極短接，M₁的源極、Q的集電極和M₂的柵極短接，M₂的源極和Q的發射短接。對外引出的三端是M₂的漏極。M₁的柵極和M₁的源極分別作HGET管的D、G、S三端。稱乙類復合。

如上所述，在HGET的等效電路中，因M₁和Q組成的達林頓式管可以得到高跨導，而其柵極偏置的M₂又可有較高的輸出阻抗，這樣HGET就即有高跨導的性能，又有高Early電壓的性能。由于M₂的共柵偏置，它能降低由M₁和Q的輸出導納和反饋電容，因而HGFT有較高的穩定性。HGET是一族半導體器件，它包括了兩個互補對，即4種管子，因此它可以靈活地適應于各種不同的電路要求，這是本發明的一個優點。

HGET的電流，開啟電壓，跨導，Early和開路電壓增益，可以近似下列公式表示：

I_D≈（1+β）K′S₁（V_Gs-V_be-V_T1）²

V_T＝V_T1+V_be

G_m≈（1+β）g_m1

V_A≈V_A2+（1+A₂）V_A1

A＝（1+A₂）A₁