一种改进太阳能计算器芯片二极管稳压电路设计

2012-05-31张立荣

电子与封装 2012年10期

张立荣

（深圳方正微电子有限公司，广东深圳 518116）

1 引言

目前，市面上的民用计算器以电源类型分为两种，一种是只用电池，一种是电池和太阳能双用。后面这种即使不安装电池，在普通的室内照明之下使用，也可由内置太阳能电池板供电。

对于电池和太阳能双用的计算器，其核心芯片的稳压电路设计是至关重要的。市面上大部分此类产品的稳压电路的设计是串联三个PN结二极管以达到稳压目的。这种设计会出现以下问题：当外部光线太强时，由于太阳能电池板的供电电压较高，而稳压电路由于正向饱和压降过高，不能及时将高电压释放掉，所以液晶屏会出现“鬼影”现象。本研究的目的在于改进二极管稳压电路的设计，将其中一个PN结二极管改为肖特基二极管，使其正向饱和压降处于一个合理的区间，避免上述的“鬼影”现象，从而达到改善太阳能应用的目的。

2 肖特基二极管的特性

肖特基二极管也称肖特基势垒二极管，肖特基二极管是以金属（金、银、铝、铂等）为正极，以N型半导体为负极，利用二者接触面上形成的势垒具有整流特性而制成的金属-半导体器件。肖特基二极管具有以下特性：

（1）正向压降小，约0.35V左右，比PN结二极管0.7V的压降小很多；

（3）更稳定的温度特性；

（4）有较高的工作频率和开关速度。

图1 肖特基二极管和PN结二极管曲线特性对比

从图1可以看到，肖特基二极管的正向饱和压降比PN结二极管小很多。

3 优化二极管稳压电路设计的方法

应用于太阳能的计算器芯片中的二极管稳压设计电路如图2所示。

Vo是接计算器内部电路的，它的电压必须控制在1.6V～1.9V左右。当Vo大于1.9V时，3个二极管必须开启，释放多余电流，以保护Vo处的内部电路。所以3个二极管串联的正向饱和压降必须处于1.6V～1.9V之间。

（1）如果3个二极管的正向饱和压降大于1.9V，当使用环境的光线太强时，Vo会比正常时偏高，而此时二极管又不能释放电流，这样就会出现显示屏“鬼影”的现象，影响正常使用；

（2）如果3个二极管的正向饱和压降小于1.6V，那么当计算器使用在电池状态下时，电池就会漏电，影响电池使用寿命。

用以制造计算器芯片的0.8μm互补金属氧化物半导体工艺简易流程如图3所示。 N阱注入和P+ 注入是形成PN结二极管的两个重要工艺步骤。如果跳过P+注入，那么就会形成肖特基二极管。

图2 稳压电路的结构

图3 0.8μm CMOS制造工艺流程

该设计电路版图如图4所示。其中第一个二极管，因为无P+注入，所以由原来的PN结二极管变成肖特基二极管。在修改设计前，必须用足够的试验数据证明：两个串联的PN结二极管再串联一个肖特基二极管，其整体的正向饱和压降在1.6V～1.9V。为此，我们在做工艺试验时，只需要跳过P+注入，就可以将电路中的三个二极管全部制作为肖特基二极管，测试这三个肖特基二极管的正向饱和压降，如果值在1.05V左右，即单个肖特基二极管是0.35V，便可证明此方案可行。同时，我们还需要做一些可靠性验证，如温度对正向饱和压降的影响。

在企业的内部审计实践中，规范的审计流程应分为事前准备、事中实施、事后反馈3个完整的阶段，后续审计在整个审计过程中起着至关重要的作用，它能够对企业是否已经将审计建议进行落实和纠正进行如实反馈，对审计工作起到监督落实的作用。JY酒店的审计流程如图1—1所示，在此流程中，其开展的审计工作只包含内审的前两个阶段，忽略了后续审计，JY酒店的内部审计部门对审计事项进行前期准备并现场审计之后，提出了相应的审计意见以及整改事项，但没有对财务部门的审计整改实施情况进行回访与追踪，后续审计不力，审计整改事项的落实更多依靠的是财务部门的主观能动性。这样的实践降低了整个内审工作的效率和效果，不利于审计质量的提升。