[实用新型]基于深N阱NMOS晶体管的源极跟随器

说明书

 本实用新型属于源极跟随器技术领域，涉及基于深N阱NMOS晶体管的源极跟随器。

基于MOS器件（即MOSFET，也即MOS晶体管）的源极跟随器被广泛应用于各种功能电路中。例如，源极跟随器通常可以用作高速输入缓冲，它电路结构简单，源极跟随器可以提供高输入阻抗、低输出阻抗和宽信号带宽；相比于基于闭环驱动的运算放大器，源极跟随器不存在稳定性问题。因此，源极跟随器非常适用于缓冲器和驱动电路。

图1所示为标准NMOS晶体管的示意图，其中（a）为其截面结构示意图，（b）为其等效电路示意图。图2所示为基于图1所示的标准NMOS晶体管所形成的传统源极跟随器的电路示意图。

如图1所示，标准NMOS晶体管形成直接形成在P型衬底111上，在衬底111上构图进行N型掺杂形成源区113，并且构图N型掺杂形成漏区114，在形成栅介质层112后，从源区113和漏区114上分别引出形成源极（Source，以下简称为S）115和漏极（Drain，以下简称为D）117，在栅介质层112上构图形成栅极116（Gate，以下简称为G），并且，从衬底111引出形成偏置接地信号（GND）的体端（Bulk，以下简称为B）118。因此，该标准NMOS晶体管中通常会形成寄生电容C_sb和C_db，其中，C_sb为源区113与P型衬底111之间形成的二极管（如图1（a）中所示）的结电容，C_db为漏区114与P型衬底111之间形成的二极管（如图1（a）中所示）的结电容。

在基于图1所示的标准NMOS晶体管形成的图2所示的源极跟随器中，标准NMOS晶体管用作输入器件，标准NMOS晶体管的栅极用作输入端V_in，输入信号（例如前一级输出的信号）从栅极输入，标准NMOS晶体管的源极用作输出端V_out；漏极接入电源信号V_DD，体端偏置接地信号GND；电流源置于源极和接地端之间，其为输入器件提供恒定的偏置电流；因此，C_db置于漏极D和体端B之间，C_sb置于源极S和体端B之间。图2所示的源极跟随器的输出信号可以跟随输入信号变化，其增益Gain可以通过以下公式（1）计算：

其中，是输入器件（在此为标准NMOS晶体管）的输出阻抗，其与电流源并联；是标准NMOS晶体管的跨导。通常>>1/, 因此，源极跟随器的增益Gain接近等于1，也即，输出信号基本跟随输入信号。

但是，实际上，输入器件（包括电流源下的器件）的是随输出信号的电压电平的变化而有所变化的，从而导致其增益Gain亦随输出信号的电压的变化而变化，这种特性通常称为电压依赖性。这种电压依赖性会导致输入信号在高幅度摆动时，源极跟随器呈现非线性特性，也即，在输入信号摆幅较大时容易发生较大失真。因此，图2所示的源极跟随器由于其电压依赖性容易线性失真，线性度差。

申请人发现，源极跟随器产生线性失真的根本原因在于引起电压依赖性的一个重要因素：体效应。这是由于，是随源极和衬底（B）之间的偏压而变化，也即随V_sb变化；当衬底接地时，源极为输出信号的电压（约等于输入信号的电压），V_sb随输入信号的电压而变化，和源极跟随器的增益Gain均随输入信号的电压变化而变化。

为避免由电压依赖性的体效应引起的线性失真，进一步提出了基于深N阱NMOS晶体管的源极跟随器，但是这种源极跟随器未考虑深N阱NMOS晶体管中的寄生电容在高频应用时对其高频动态失真性能的影响，通常情况下，在高频或高速应用时，容易产生动态失真。

为避免由电压依赖性的体效应引起的线性失真，进一步提出了基于深N阱NMOS晶体管的源极跟随器，但是这种源极跟随器未考虑深N阱NMOS晶体管中的寄生电容在高频应用时对其高频动态失真性能的影响，通常情况下，在高频或高速应用时，容易产生动态失真。

有鉴于此，有必要提出一种新型的源极跟随器。

本实用新型的目的之一在于，提高源极跟随器的线性度。

本实用新型的又一目的在于，减小源极跟随器的输出信号的线性失真和动态失真。

为实现以上目的或者其他目的，本实用新型提供一种基于深N阱NMOS晶体管的源极跟随器，包括电流源和用作输入器件的深N阱NMOS晶体管，所述深N阱NMOS晶体管包括：

P型衬底，