Технология КМОП

В качестве инверторов можно использовать МОП транзисторы ,но р- и n-канальные цифровые элементы оказались непрактичными как базовые для мас­совых микросхем прежде всего из-за низкого быстродействия. Действи­тельно, при Rс=100кОм и емкости нагрузки С_н=30 пФ время отклю­чения составит t_1,0 =2,2R_cC_н=6,6 мкс,что соответствует максимальной частоте входных импульсов 150 кГц.

Увеличить быстродействие на порядок позволяет последовательное (столбиком) соединение р и n-канальных МОП-транзисторов. Тогда резистор R_c в схеме не нужен, а заряд и разряд паразитных нагрузоч­ных емкостей будет происходить через относительно небольшие сопро­тивления р и n-каналов .

С помощью металлизации поверхности кристалла элементы структуры соединяются в схему инвертора DD1(рис.в) . К затворам при­соединен защитный стабилитрон VD1 ,без него вход инверто­ра будет пробит статическим электричеством

Цифровые микросхемы должны быть крайне устойчивы к таким яв­лениям, как пробои от статического или наведенного от силовых сетей электричества. Прежде всего защита гарантируется их структурой.

Нарисунке г показана полная эквивалентная схема инвертора КМОП. Стоковое напряжение (плюс источника питания) подключается на n-подложку.

в г

Рис.2-11 Упрощенная и полная схемы инвертора на КМОП транзисторах

Конденсатор С символизирует входную емкость инвертора. Как правило, она составляет от 5 до 15 пф. Диоды VD1 – VD3 защищают изоляцию затвора от пробоя. Диод VD1 имеет пробивное на­пряжение 25 В, VD2 и VDЗ-50 В. Последовательный резистор R=200 Ом... 2 кОм не позволяет скачку тока короткого замыкания пере­даваться в незаряженную входную емкость С. Тем самым за­щищается выход предыдущего (управляющего) инвертора от импульсной перегрузки. Диоды VD4-VD5 защищают выход инвертора от пробоя между n⁺ и p⁺ областями .Диод VD6 защищает канал от ошибочной перемены полярности питания.