一种完全集成的刺激器,采用混合动态体偏置技术和类似电荷泵的控制技术,在体CMOS技术中实现高电极电压

时间:2026年3月26日
来源:IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers

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全集成NMOS刺激器采用混合动态体偏置技术(HDBT)和电荷泵控制技术(CCT),在180nm CMOS工艺下实现18.74V电极电压,其VMAX/VBD比值达1.27,优于现有方案,连续10百万周期测试中电极电压波动小于150mV,电容残留电压仅13.55mV。

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摘要:

本文介绍了一种完全集成的NMOS刺激器,该刺激器采用了混合动态体偏置技术(HDBT)和类似电荷泵的控制技术(CCT),基于180纳米体CMOS工艺实现。HDBT结合了端电压依赖的动态体偏置和逻辑动态体偏置,根据电极电压来设定体偏置电压;CCT通过二极管和电容器为栅极添加直流电压,以帮助NMOS晶体管导通,并通过将源极和栅极短接以及在漏极和源极之间施加两个二极管来帮助晶体管关断。为了实现高于衬底二极管击穿电压(V_D)的电极电压,并使用独立的电源,本文提出了一种具有HDBT和CCT的高压耐受开关。此外,还设计了一种高压接口,利用电容器自适应偏置技术,以克服高低电压域之间的电压限制,并适应电极电压的变化。该刺激器采用180纳米标准CMOS工艺制造,在3.3伏电源下可达到最大电极电压为18.74伏,其电压/电流比(V_E/V_D)达到了1.27,远高于包括非标准工艺设计在内的现有最先进刺激器。在连续输出测试模式下(超过1000万次循环),电极电压的变化幅度小于150毫伏;测量得到的电容器最大残余电压为13.55毫伏。

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