이온 주입에 의한 트래쉬 홀드 전압 변화를 이용하는 씨모스 정 전압원

Abstract

본 논문에서는 enhancement 와 depletion PMOSFET의 threshold 전압의 온도계수가 거의 비슷한 것을 이용해서 두 threshold 전압차이를 reference 전압으로 갖는 voltage reference를 생각해 보았다. 먼저 enhancement 와 depletion PMOSFET의 threshold 전압 차이의 온도계수를 구함에 있어서 depletion implant profile 을 box로 근사시켜서 유도하였다. 그리고 두 MOSFET의 gate source 전압차 $V_{\mbox{GSE}}-V_{\mbox{GSD}}$의 온도계수를 최소화 하는 방법을 생각해 보았다. 그리고 전체 voltage reference회로를 SPICE simulation으로 설계했다. 또 test 소자를 제작하여 enhancement 와 depletion PMOSFET의 threshold 전압들과 그들의 차이의 온도계수를 측정했다. 그리고 $V_{\mbox{GSE}}-V_{\mbox{GSD}}$ 의 온도계수를 여러 bias 전류에서 측정해서 온도계수가 가장낮은 전류 level 을 찾아내었다. 그리고 전체 reference의 differential amp의 gain 이 $V_{\mbox{GSE}}-V_{\mbox{\GSD}}$의 온도계수에 미치는 영향을 측정하였다. 또 MOSFET들의 W/L 비가 $V_{\mbox{GSE}}-V_{\mbox{GSD}}$의 온도계수에 미치는 영향을 측정하였다. 마지막으로 좋은 MOSFET threshold 전압차이를 이용한 voltage reference 설계 방법을 제시했다.