СХЕМОТЕХНИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВЫХОДНЫХ КАСКАДОВ АРСЕНИД-ГАЛЛИЕВЫХ ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ

Аннотация

Разработка и проектирование арсенид-галлиевых (GaAs) аналоговых функциональных узлов в современной микроэлектронике (операционных усилителях, выходных каскадах, и др.) находится на начальном этапе развития. Это связано с тем, что GaAs широкозонные полупроводники в на- стоящее время позиционируются преимущественно для сильноточной и сверхвысокочастотной электроники (например, применения в источниках питания, усилителях мощностии т.п.). Для соз- дания микромощной аналоговой компонентной базы, работающей в тяжелых условиях эксплуа- тации, например, при воздействии высоких температур (+300…+350°С) и радиации, необходима разработка специальных GaAs схемотехнических решений, учитывающих параметры и ограниче- ния соответствующих технологических процессов. Предлагается семейство выходных каскадов, защищенных 5 патентами РФ, для различных модификаций GaAs микромощных операционных усилителей, которые могут быть реализованы на совмещенном GaAs технологическом процессе, позволяющем создавать n-канальные полевые транзисторы с управляющим p-n переходом и GaAs биполярные p-n-p транзисторы. Рассматриваемые схемы выходных каскадов отличаются друг от друга величинами входных и выходных сопротивлений, статическим током потребления, схе- мотехникой цепей установления статического режима, частотным диапазоном, максимальными амплитудами положительного и отрицательного выходного напряжения и т.п. Приведены ре- зультаты сравнительного компьютерного моделирования статического режима, амплитудных и амплитудно-частотных характеристик выходных каскадов в среде LTspice. Предлагаемые схе- мотехнические решения рекомендуются для применения в GaAs микромощных операционных уси- лителях нового поколения, а также для использования в составе различных GaAs аналоговых мик- роэлектронных устройств, в т.ч. работающих в тяжелых условиях эксплуатации: воздействия проникающей радиации и низких температур. При мелкосерийном производстве предложенных выходных каскадов рекомендовано их выполнение на GaAs технологическом процессе, осваиваемом Минским Научно-Исследовательским Институтом Радиоматериалов (ОАО «МНИИРМ», г. Минск, Республика Беларусь), который допускает работу предлагаемых схем в условиях высоких температур (до +300…+350 оС), а также при воздействии проникающей радиации с поглощенной дозой гамма-квантов (до 1 Мрад) и потока нейтронов (до 1013 н/см2).