[发明专利]金属氧化物场效应管和双极性晶体管的混合共源共基电路

说明书

技术领域

本发明属于模拟集成电路，尤其涉及一种混合金属氧化物场效应管和双极性晶体管共源共基电路。

背景技术

随着半导体技术的不断发展，单一的金属氧化物场效应管技术已无法适应日益复杂的集成系统在驱动能力和速度等方面的需求。此在需要超高速和大电流驱动性能的场合，双极性晶体管仍是一种处于优势的技术方案，但存在着芯片的功耗和面积居高不下的缺点。因此，无论是金属氧化物场效应管器件还是双极型器件，都不具备完全覆盖延迟一功率空间所要求达到的适应性。因此BiCMOS(双极互补金属氧化物半导体)兼容技术便应运而生，成为最佳的解决方案。

金属氧化物场效应管和双极性晶体管的混合共源共基电路可以在双极互补金属氧化物半导体工艺兼容技术上产生，又因为其独特的高速性能，适用于当今光纤通信数据传输的要求，而且可以减小功耗。金属氧化物场效应管和双极性晶体管的混合共源共基电路可以充分发挥双极互补金属氧化物半导体兼容技术上金属氧化物场效应管和双极性晶体管的独自优势。

发明内容

1.技术问题

本发明提出的金属氧化物场效应管和双极性晶体管的混合共源共基电路，能够较大程度的减小信号的上升沿和下降沿时间，在速度一定的情况下，可以节省功耗。在某些情况下，使用特征尺寸较大的，或者说是成本较低的工艺也能达到更高级工艺的电路效果。

2.技术方案

一种涉及模拟集成电路的包含金属氧化物场效应管和双极性晶体管的混合共源共基电路结构。包括2对晶体管，第一对晶体管是金属氧化物场效应管，其栅极作为信号的输入端，源极相连后接偏置电流源的上端。信号从其漏极输入到第二对晶体管，也就是双极性晶体管的发射极上，双极性晶体管的基极接一固定偏置电压，使其始终工作在放大状态。输出信号接双极性晶体管的集电极，同时输出端也与两个电阻负载相连，电阻负载另外一端连电源电压。首先共源共基电路将输入电压信号转换为电流信号，然后流过两个电阻负载变为电压信号输出。

3.有益效果

本发明提出的混合金属氧化物场效应管和双极性晶体管共源共基电路电路结构，可以最大限度的利用半导体工艺的制造极限，将电路的工作速度达到最大。将金属氧化物场效应管作为输入信号端，可以通过版图设计，最大限度的减小其栅极电阻，而栅极电容可以保持不变。而用双极性晶体管作为共基管可以利用其大的电流跨导效率，进而从其发射极看进去的阻抗很小，因此可以降低金属氧化物场效应管引起的米勒效应，进一步提高速度。这样，即便是在使用特征尺寸较大的，或者说是成本较低的工艺也能达到更高级工艺的电路效果，在很大程度上节约了芯片代工的成本。

本发明已通过芯片加工，测试验证，效果良好。

附图说明

图1：本发明的混合金属氧化物场效应管和双极性晶体管共源共基电路图；

图2：本发明共源共基电路结构的实际应用；

具体实施方式

一种涉及模拟集成电路的包含金属氧化物场效应管和双极性晶体管的混合共源共基电路结构。包括两对晶体管，一对金属氧化物场效应管和一对双极性晶体管。 第一对晶体管（M1和M2）是金属氧化物场效应管，第一对晶体管（M1和M2）栅极作为信号的输入端Input，第一对晶体管（M1和M2）源极相连后接偏置电流源Itail的上端。信号从第一对晶体管（M1和M2）漏极输入到第二对晶体管（Q1和Q2），也就是双极性晶体管（Q1和Q2）的发射极上，第二对晶体管（Q1和Q2）的基极接一固定偏置电压Vb，使第二对晶体管（Q1和Q2）始终工作在放大状态。输出信号接第二对晶体管（Q1和Q2）双极性晶体管的集电极，同时输出端Output也与两个电阻负载(R1和R2)相连，电阻负载(R1和R2)另外一端连电源电压VDD。基于半导体工艺制造的限制，此电路结构试用于同时具有金属氧化物场效应管和双极性晶体管的BiCMOS工艺。