يك مفهوم جديد در طراحي مدارات RF با استفاده از ترانزيستورهاي سيليكون بر روي عايق

A New Concept in the Design of RF Circuits Using PD SOI MOSFET

امروزه، ماسفت سيليكون بر روي عايق، ماسفت قابل توجه پژوهشگران در مقياس نانو مي‌باشد. تفاوت اين ماسفت با ماسفت بدنه تهي، وجود يك پرش بزرگ در پاسخ فركانسي هدايت خروجي به دليل وجود مقاومت بدنه مخالف صفر مي‌باشد. دو پارامتر مهم كه تحت تاثير اين تغيير رفتار هدايت خروجي قرار مي‌گيرند عبارتند از: 1- اعوجاج هارمونيك كلي 2- نقطه تقاطع دامنه خروجي هارمونيك اصلي و هارمونيك سوم كه از پارامترهاي مهم جهت بررسي اثرات غيرخطي در مدارات فركانس بالا مي‌باشند. در اين مقاله، رابطه‌اي جديد به دست ‌آمده است كه نشان مي‌دهد با تنظيم دقيق ولتاژ باياس درين و مقدار مقاومت بدنه (با تنظيم مكان قرارگيري اتصالات بدنه) مي‌توان پرش هدايت خروجي را از بين برد. سپس با استفاده از نرم‌افزار شبيه ساز ادوات نيمه هادي، يك ماسفت سيليكون بر روي عايق با اتصال بدنه با طول كانال 45 نانومتر ايجاد و روابط بر روي آن پياده شده كه نتايج به دست آمده با روابط كاملا صدق مي‌كند. در انتها، يك نمودار مهم به دست آمده است كه از روي آن مي‌توان مقادير ولتاژ درين و مقاومت بدنه را به گونه‌اي به دست آورد كه اثري از پرش در پاسخ فركانسي هدايت خروجي نباشد. در انتها، بهبود در مقادير اعوجاج هارمونيك كلي (THD) و اعوجاج هارمونيك سوم (HD3) و در نتيجه مقدار نقطه تقاطع دامنه خروجي هارمونيك اصلي و هارمونيك سوم (IP3) در يك تقويت كننده‌ي نويز پايين (LNA) با استفاده از ماسفت سيليكون بر روي عايق با طول كانال 45 نانومتر نشان داده مي‌شود.

Recently, there has been a growing interest in using SOI MOSFET as the device dimension shrinks to nano scale regime. The difference between SOI and Bulk MOSFETs is the presence of a transition in the output conductance frequency response due to the nonzero body resistance. Parameters affected by this transition include: 1- THD 2- IP3, two important figures of merits in the investigation of nonlinear effects in the RF circuits. In this study, a new relation is derived indicating that only by adjusting the body resistance, the transition can be minimized. Then, by the use of a device simulator, a 45 nanometer BC SOI is designed. The results of the simulation verify the derived relation. As a result, an important graph is depicted by which it is possible to select both drain voltage and body resistance in which there is no appearance of transition in the output conductance frequency response. Finally, the improvement in THD, HD3 and IP3 in a LNA by the use of 45 nanometer SOI MOSFET is presented.