基于标准CMOS工艺的光电浮栅突触研究

作为神经形态视觉感知系统的基本单元，光电突触需实现光敏和突触双重功能．本文基于TSMC180 nm标准CMOS工艺提出了一种由两个PMOS晶体管构建的光电浮栅突触结构，并利用浮栅电压表征突触权重．其中，一个PMOS管工作在光电混合模式，在光信号和电信号的刺激下，突触的浮栅电压分别呈现增加和降低特性，以此实现突触的兴奋性和抑制性功能；另一个PMOS管工作在隧穿模式，并通过Fowler-Nordheim(FN)隧穿机制修正突触权重．基于光电浮栅突触的电路模型，设计了用于像素识别的单元电路，搭建了3×3的像素阵列，并分析了无噪声和有噪声两种情形下的二值图像“+”识别．仿真结果表明，在基础光强为0 mW/cm~2和75 mW/cm~2的无噪情形和引入0.5 m W/cm~2噪声的有噪情形下，所设计的光电浮栅突触均可实现二值图像识别，并具有一定的抗噪声能力．     

胶体金量子点浮置栅MOS结构的制备及其C-V特性

通过单相相转移法合成了胶体金纳米粒子,利用异种电荷之间的静电相互吸引作用,采用自组装技术制备了二维有序纳米金阵列.在此基础上,制备了在氧化层中内嵌纳米金颗粒的金属-氧化层-半导体(MOS)结构,并研究了其C-V特性.扫描电镜显示金粒子的直径在6~7 nm左右,C-V测量结果显示胶体金量子点浮置栅MOS结构存在3 V左右的平带电压偏移.通过这种方法制备的胶体金量子点浮置栅MOS结构可以在非挥发性存储器研究方面展现巨大的应用前景.     

0.5μm栅长HfO_2栅介质的GaN金属氧化物半导体高电子迁移率晶体管

为了抑制GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)的栅极漏电,提出了一种0.5μm栅长的GaN金属氧化物半导体(MOS)高电子迁移率晶体管结构。该结构采用势垒层部分挖槽,并用高介电常数绝缘栅介质的金属氧化物半导体栅结构替代传统GaN HEMT中的肖特基栅。基于此结构制备出一种GaN MOSHEMT器件,势垒层总厚度为20nm,挖槽深度为15nm,栅介质采用高介电常数的HfO_2,器件栅长为0.5μm。对器件电流电压特性和射频特性的测试结果表明:所制备的GaN MOSHEMT器件最大电流线密度达到0.9 A/mm,开态源漏击穿电压达到75 V;与GaN HEMT器件相比,其栅极电流被大大压制,正向栅压摆幅可提高10倍以上,并达到与同栅长GaN HEMT相当的射频特性。     

基于SET/MOS混合结构的奇偶校验码产生电路的设计

基于单电子晶体管(SET)的库仑振荡效应和多栅输入特性,利用SET和金属氧化物半导体场效应晶体管(MOS管)的互补特性,设计了基于SET/MOS混合电路的奇偶校验码产生电路.利用HSPICE对所设计电路进行仿真验证,结果表明,该电路能够实现产生奇偶校验码的功能.该SET/MOS混合电路的实现只需要1个PMOS管、1个N...     

一种CMOS四象限模拟乘法器电路结构

本文提出了一种CMOS四象限模拟乘法器的新电路结构。用SPICE—2G6电路模拟程序,并以MOS晶体管的第二类模型参数对所设计电路进行了模拟。模拟结果表明:当电源电压为±8V时,输入信号范围可达10V;在此范围内,对X方向和Y方向的平衡差动输入信号,电压传输特性的最大非线性误差分别为满度输出的0.81%和0.52%;对X方向和Y方向输入信号的-3 dB带宽分别为0～1.5MHz和0～0.6MHz;在0～1 MHz带宽内的输出噪声电压为1.51mV。     

一种CMOS基准电压源的设计

设计了一种基于CMOS工艺的带隙基准电压源。该基准电压源采用MOS管电流镜技术补偿其输出电压所经过的三极管的基极电流,采用共源共栅电流源作为负载,具有结构简单、低温漂、高电源抑制比特性。仿真结果表明,在VDD=5 V时,该电路具有6.5×10-6V/℃的温度特性和52 dB的电源抑制比。经流片测试,其性能良好,已应用到光通信用跨阻放大器中。     

Dog Bone栅型MOS场效应晶体管的等效宽长比计算

Dog Bone栅型MOS场效应晶体管是一种对称性的、防辐射总剂量效应的版图结构。为了计算其等效宽长比,把它划分为常规结构的主MOS晶体管和非常规结构的边缘MOS晶体管2种类型的并联。借助Silvaco TCAD工艺与器件仿真工具构建了它的模型,分析了主MOS晶体管的宽度、长度和边缘MOS晶体管的多晶硅与有源区的交叠宽度对边缘MOS等效宽长比的影响,得到拟合的Dog Bone栅型MOS晶体管等效宽长比的计算公式。采用CSMC 0.5μm DPTMCMOS混合信号工艺制作了样管,对实验测量值和公式计算值进行比较,Dog Bone栅型MOS场效应晶体管的等效宽长比的计算公式与实验能够较好地吻合。     

一种新型单电子-MOS晶体管混合的半加器电路

基于单电子晶体管的I-V特性和MOS晶体管的逻辑电路设计思想,提出了1个单电子晶体管和MOS晶体管混合的反相器电路,进而推导出其它基本逻辑门电路,并最终实现了一个半加器电路。通过比较单电子晶体管和MOS晶体管两者的混合与纯CMOS晶体管实现的半加器电路,元器件数目得到了减少,电路结构得到简化,且电路的静态功耗降低。SPICE验证了电路设计的正确性。     

用于偏置电路的低纹波电荷泵设计（英文）

提出了一种低电压CMOS工艺下用于偏置电路中的低漏电流电荷泵电路设计.漏电是输出纹波的主要来源,引入两个不同频率的时钟,通过控制电荷转移器件的开关交替动作来抑制反向漏电流.与传统设计相比,在每级电荷泵单元中增加了两个额外的MOS管,用于维持电荷泵单元中每个晶体管的衬底电位.详细分析了时钟和寄生所引入的非理想效应,并在0.35 μm工艺下设计了一款电荷泵电路.仿真结果表明,所提出的9级电荷泵在1.4 V电源电压下能够实现13.4 V直流输出和0.17 mV纹波电压.这种电荷泵结构具有更好的噪声性能,可用于给传感器电路提供稳定的电压偏置.     

高精度轨对轨CMOS峰值检测电路设计

介绍了一种高精度轨对轨CMOS峰值检测电路设计。基于信号“先缩小后放大”,在MOS采样开关管控制下电源对存储电容充电,该电路实现了轨对轨峰值检测,降低了检测电路的工作电流,提高了MOS开关管的速度和峰值检测的精度。该电路设计基于CSMC 0.5 um CMOS工艺,采用了5 V单电源,检测精度小于1 mV ,检测电压范围为0～Vdd ,整个检测电路的静态电流消耗为2 mA,正常工作频率为0.1 HZ～10 KHz。