Medir el potencial de la puerta flotante con una corriente de fuga mínima

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Estoy trabajando en un dispositivo de detección en el que el voltaje de un nodo flotante depende de la cantidad a detectar, así como de la carga neta almacenada en el nodo. Me gustaría que el dispositivo solo sea sensible a la cantidad física externa y, por lo tanto, reduzca al máximo la variación temporal de la carga en el nodo flotante.

En un escenario típico con dispositivos de memoria de estado sólido, tendría un MOSFET cuya puerta está aislada en todas las direcciones, y una puerta de control acoplada de forma capacitiva (y posiblemente también la carga a través de túneles). El potencial de la puerta flotante induce una cierta conductancia del canal que se puede medir con circuitos adicionales alrededor del MOSFET.

Mi problema es que el proceso que estoy usando (TSMC 65nm) tiene un dieléctrico de compuerta MOSFET muy delgado, por lo que hay una corriente de fuga no despreciable (del orden de 100 pA) debido al túnel de electrones a través del dieléctrico de la compuerta. La carga almacenada en el nodo flotante sería del orden de pC, por lo que con tales corrientes, la variación será bastante grande y esto ofrecería una retención muy baja.

¿Existen formas alternativas conocidas para medir el potencial de un nodo flotante mientras se extrae lo menos actual de él? Una posibilidad es, por supuesto, aumentar el grosor dieléctrico del MOSFET (o su permitividad) pero estoy limitado con los valores que utilice el proceso.

    
pregunta Tob Ernack

2 respuestas

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Tal vez pueda arrancar el dispositivo para minimizar el voltaje en la compuerta. No recuerdo la función que relaciona la corriente con el voltaje a través de una barrera, pero creo que es al menos exponencial.

    
respondido por el Spehro Pefhany
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Si es para uso profesional, use un Electrometro como this .

Estetipodemedidortieneunaimpedanciadeentradade10^14queesadecuadaparamedirelvoltajeenelentornodefugasquetiene.

Existeunaampliagamadedispositivosqueabarcandesdebajocostoaaltocosto.

Sepuedeconstruirunelectrómetrosiestabandispuestos,y aquí puede darle un punto de partida usando un LMC662.

Si simplemente estás experimentando el bricolaje, puedes construir / comprar un electroscopio. Estos no se calibran fácilmente, pero pueden proporcionar buenas mediciones comparativas de carga en un punto. Puede obtener algo como esto por $ 50 o menos.

    
respondido por el Jack Creasey

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