MAT01 Transistores NPN emparejados - Tensión de polarización del sustrato

Question

Estoy trabajando en un amplificador logarítmico basado en el par coincidente MAT01GHZ.

En el hoja de datos , dice una nota: Las corrientes de fuga de colector a base y de colector a emisor pueden reducirse en un factor de 2 a 10 veces conectando el sustrato (paquete) a un potencial inferior a cualquiera de las tensiones de colector.

Dado que estoy operando desde una alimentación de ± 5V, ¿es aconsejable conectar directamente el sustrato (a través de una conexión de caja) a -5VDC, o debería suministrar una tensión negativa de menor magnitud, por ejemplo, conectando el sustrato a los emisores? Uno de los colectores se encuentra en un punto de tierra virtual y el otro está a unos cientos de mV por encima de la tierra.

El MAT01 no tiene diodos de protección integrados, a diferencia de otras matrices de transistores, como el MAT02, MAT12, CA3046. En el caso de estos últimos, el sustrato se suele conectar al punto más negativo del circuito, pero me preocupa que pueda causar daños y desajustes, ya que desconozco la relación estructural entre los transistores y el sustrato.

Gracias.

Answer 1

El sustrato será un buen nodo para inyectar ruido / basura / VDDspikes en su circuito.

Modelar este CI, para este propósito, como condensadores de 100 pF desde el nodo del sustrato a cada nodo del colector. Los colectores están en una "bañera" o un pozo, rodeando la región de la base que rodea la región del emisor. Los colectores son fácilmente 20X por 20X más grandes (400X el área) del emisor.

Te sugiero que utilices un filtro RC de paso bajo para polarizar el nodo del sustrato al más negativo. Usa 1Kohm y 1nanoFarad, si tu modelado de inyección de ruido (usando los 100 pF que sugerí) muestra que las corrientes de ruido (de los picos de VDD de un switching_regulator) alterarán tu cadena de señales.

La hoja de datos puede mostrar valores de colector_a_sustrato muy diferentes del valor de 100pF que sugerí. Observe que el valor de la hoja de datos es a un voltaje ALTO, como 20 voltios. Por lo tanto, 100pF es más conservador.

Utilice el paso bajo RC sólo si es necesario. La primera tarea es preparar un presupuesto de errores, teniendo en cuenta el ancho de banda de tu señal y el tiempo de subida de los picos en tu VDD.

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Examinando la hoja de datos del MAT01, no se dan datos sobre C_substrato_colector, aunque la caja está unida al sustrato. Yo asumiría 100pF en cualquier simulación. La hoja de datos muestra 8pF de colector a colector, por lo que el colector_sustrato es al menos el doble, o 16pF.

Los colectores están atados a la caja, que tiene 9 mm de diámetro.

Así, la caja es un objeto metálico fino para recoger el flujo del campo eléctrico, e inyectar esas corrientes de desplazamiento en su circuito.

El estuche tiene una superficie de aproximadamente un centímetro cuadrado. Supongamos una fuente de alimentación conmutada a 1cm de distancia, con 10 voltios en 10nanosegundos de velocidad de giro. ¿Cuál es la corriente inyectada en la caja/sustrato/colectores?

Utilizando el modelo de placas paralelas (e ignorando el fringing), la capacitancia a través del aire es

C = 9pF/metro * área/distancia = 9pF * 0,01 = 0,09pF

La corriente inyectada es (utilizando Q = C*V, diferenciada para ser I = C * dV/dT con C constante)

I = 0,09pF * 10 voltios/10nanosegundos

I = (0,09 * 0,001 * 1nF) * 1v/1nS

y cancelando el 1nF por el 1nS

I = 0,09 * 0,001 = 90 microAmperios de picos / basura / ruido inyectados en sus colectores.

¿Lo permite su presupuesto para errores?