MODEL OF A LATERAL BIPOLAR TRANSISTOR AND ANALOG DESIGN OF A VOLTAGE BANDGAP REFERENCE IN XT011 TECHNOLOGY FROM X-FAB

I riferimenti di tensione sono blocchi circuitali di base in grado di fornire una tensione di uscita stabile rispetto alle variazioni della tensione di alimentazione, di processo e di temperatura. I cosiddetti "bandgap reference" sfruttano le caratteristiche dei transistor BJT (transistor a giunzione bipolare) per fornire una tensione di riferimento accurata. Una possibile implementazione dei BJT fa uso dei MOSFETs, nei quali sono presenti sotto forma di dispositivo parassita. L'azienda fabless Melexis NV sviluppa circuiti integrati, principalmente per il settore automobilistico. I loro chip includono dei riferimenti di tensione integrati che devono essere particolarmente robusti e precisi: per questo motivo, si utilizzano i cicuiti bandgap. Tuttavia, nella recente tecnologia XT011 Silicon on Insulator (SOI) di X-Fab, i BJT esistenti sono caratterizzati da uno scarso guadagno di corrente. In questo progetto di tesi, si è sviluppato il modello di un BJT PNP laterale, sfruttando un P-MOSFET già presente in XT011. Le simulazioni del dispositivo sono state eseguite con il software TCAD Sentaurus. Il comportamento riconducibile al BJT parassita del pMOSFET è stato analizzato e messo in evidenza, estraendone i parametri fisici per realizzare un modello SPICE del dispositivo. Le performance di quest'ultimo sono ottime, con guadagni di corrente di ~11-14 in condizioni nominali. Questo dispositivo BJT laterale verrà inserito nel prossimo futuro in un chip di prova, per poterne verificare le prestazioni. Inoltre, un riferimento di tensione bandgap a bassa tensione è stato realizzato grazie al dispositivo sviluppato in questa tesi. É stata utilizzata e ottimizzata l'architettura Banba. É inoltre presente un circuito di startup e l'OTA del bandgap è simmetrico. Per le simulazioni si è usata la piattaforma di progettazione di sistema Virtuoso di Cadence.Il circuito del bandgap è particolarmente accurato e fornisce una tensione di riferimento di 826mV in condizioni nominali, con un impatto di 6σ per l'offset, con dei mismatch del ±2,85% relativi all tensione di uscita e con un coefficiente di temperatura di 90,89ppm/K nell'intervallo [-40,200] °C (circa 2,5% della tensione di uscita).