导　　师： 邓婉玲

授予学位： 硕士

作　　者： (）;

机构地区： 暨南大学

摘　　要： 金属氧化物薄膜晶体管(Metal Oxide Thin-Film Transistor,MO TFT)被视为新一代电子设备制造器件的有力候选者。其应用范围已经从最初的显示面板行业延伸到透明柔性电路的板上系统(System On Panel,SOP)设计中。运算放大器(Operational Amplifier,OPAMP)是模拟集成电路的核心部分,设计基于金属氧化物薄膜晶体管的运放具有广泛的研究价值和市场前景。本文的主要内容是研究仿真模型的拟合和薄膜晶体管(Thin-Film Transistor)运放的设计。通过对实验数据的整理分析,利用RPI(Rensselaer Polytechnic Institute)模型拟合出适用于电路仿真的参数值,设计并仿真基于氧化铟锌薄膜晶体管(Indium Zinc Oxide Thin-Film Transistor,IZO TFT)的运放。基于Aligent 5100A和探针台构成的测试系统测量不同宽长比氧化铟锌薄膜晶体管的转移特性、输出特性和C-V特性曲线,并利用线性外推法从实验数据中提取出薄膜晶体管参数以供拟合参考。利用拟合工具UTMOST IV,在SMARTSPICE的RPI模型(LEVEL 36)基础上对实验数据进行拟合,同时提取仿真所用的器件参数网表MODELCARD。并利用自举反相器对提取出的MODELCARD进行验证。基于理论分析,对分别由两级正反馈结构(Two-stage Positive Feedback Structure)和自举增益增加结构(Bootstrap Gain Enhancement Structure)构成的单级放大器进行仿真对比分析,得出两种结构优劣势。接着,利用共源共栅(Cascode)结构和辅助放大器对自举增益增加结构进行改进,可以得到增益分别为20.02dB和21.68dB的单级放大器,仿真结果证明该设计方案有效。另外,对伪CMOS(Pseudo Complementary Metal Oxide Semiconductor,Pseudo-CMOS)结构进行分析,利用伪CMOS结构和共源共栅输入级构造二阶IZO TFT差分运算放大器并进行了仿真,得到其增益为20.15dB,同时具有37°的相位裕度。将仿真结果和文献报道的几种运放的仿真参数进行对比,证实本文设计运放性能良好。综上所述,本文利用实验数据拟合出仿真所使用的IZO TFT的MODELCARD,并利用自举反相器对MODELCARD进行验证。对TFT运放设计难点进行分析,比较了基于IZO TFT的两级正反馈和自举增益增加结构单级放大器的仿真性能,并利用共源共栅级和辅助放大器改进单级放大器。利用伪CMOS结构和共源共栅输入级构造了二阶IZO TFT差分运放,然后用SMARTSPICE对该运放进行了仿真,并将仿真性能和近年来文献报道的TFT运放的仿真性能进行对比,证明所设计运放性能良好。因此,本文所用的方法思路清晰、简单明了,可为实际薄膜晶体管运放设计制造提供设计依据。更多还原

关 键 词： 金属氧化物薄膜晶体管 参数提取 RPI模型 器件拟合 薄膜晶体管运算放大器

分 类 号： [TN321.5;TN722]

领　　域： [] []