汽車燃油噴射系統中運算放大器輸入失調電壓調整方法
2023-09-22 03:14:05
汽車燃油噴射系統中運算放大器輸入失調電壓調整方法
【專利摘要】本發明涉及汽車燃油噴射系統中運算放大器輸入失調電壓調整方法，其特徵在於利用懸浮柵極儲存電荷的特性，在MOS電晶體的漏極和柵極上加上足夠電壓，在懸浮柵極上編程一定量的電荷，調節電晶體的閥值電壓；使施加在懸浮柵極的電壓按需要提高或降低，使電晶體正常導電。經本發明提供的方法，經調整後運算放大器的輸入失調電壓小於500微伏。
【專利說明】汽車燃油噴射系統中運算放大器輸入失調電壓調整方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及汽車燃油噴射系統中運算放大器輸入失調電壓調整方法，更確切地說涉及一種懸浮柵用於汽車燃油噴射系統中高程度運算放大器輸入失調電壓的修正方法。屬於電路設計領域。
【背景技術】
[0002]前些年國內汽車電子產品企業主流產品還只是一些技術含量較低的車載汽車電子產品，近幾年隨著節能和環保意識的提高，汽車電子技術被中低端汽車越來越多地採用，國內汽車電子產品企業也開始生產汽車電子燃油噴射系統、防抱死制動系統和安全氣囊等汽車電子控制系統，這些企業主要為國產品牌汽車(奇瑞、吉利和微型車生產企業等)配套汽車電子產品，所佔市場份額在不斷擴大。其中，電子燃油噴射系統(ElectronicFuellnjection System)決定著整車的能源消耗高低和尾氣排放是否達標,起著舉足輕重的作用。汽車電子燃油噴射系統由氧傳感器，高精度運算放大器，信號處理單元，微處理器和執行機構組成。其中，氧傳感器和運算放大器是電子燃油噴射系統中最關鍵的部件，它們的精度和線性度等指標直接決定了電子燃油噴射系統的好壞。
[0003]研發和生產高精度運算放大器的難度主要在於如何調整運算放大器的輸入失調電壓，以保證高精度的要求。為了保證運算放大器能夠檢測微弱信號，要求運算放大器的輸入失調電壓小於500微伏。一般高精度運算放大器是指輸入失調電壓小於500微伏的運算放大器。但在半導體集成電路加工過程中，由於工藝的偏差，一般CMOS運算放大器的輸入失調電壓在20毫伏以上，遠遠不能滿足高精度的要求。所以在出廠前需要調整運算放大器的輸入失調電壓，以保證其滿足高精度運算放大器的要求。
[0004]目前在批量生產上主要採用三種方法，一個是雷射修正技術，第二個是熔絲修正技術，第三個是EEPROM修正技術。雷射修正技術可以得到很好的修正精度，但是設備昂貴，目前在大陸還沒有這種設備；熔絲修正技術需要探針檢測點，佔用晶片面積大，修正過程容易受電磁幹擾，修正精度比較低，所以不適合高精度運算放大器的修正；EEPR0M修正技術可以在封裝後進行修正，可以達到很高的修正精度，但是對於集成電路生產工藝要求高，需要兼容模擬電路工藝和EEPROM工藝，目前在國內這樣的工藝還不成熟，而且代價比較高，所以也不適合高精度運算放大器的生產。如能採用懸浮柵MOS管調整方法，既可以在封裝後修正以保證修正精度，又可以兼容普通CMOS模擬集成電路工藝以保證低成本。
[0005]懸浮柵技術早在20世紀60年代已經提出，但是由於受到當時製造技術的限制，一直到80年代才被應用到存儲領域。如今的EPR0M，EEPR0M，Flash存儲器等都應用了懸浮柵技術。
[0006]「懸浮柵」 一詞源於一種特殊的MOS電晶體。這種電晶體有兩個柵極，其中一個有電氣連接，叫控制柵，也就是一般意義上的柵極。還有一個沒有外引線，它被完全包裹在兩層Si02介質層裡面，是浮空的，所以稱之為懸浮柵。如圖1所示。
[0007]懸浮柵MOS電晶體的工作原理是利用懸浮柵上是否儲存有電荷或儲存電荷的多少來改變MOS管的閾值電壓，從而改變MOS管的外部特性。
[0008]本發明擬採用懸浮柵的工作原理，提出了一種使用方法，用於調整汽車燃油噴射系統高精度運算放大器輸入失調電壓，有望可以廣泛用在汽車製造領域，從而構築成本發明的總構思。
【發明內容】
[0009]本發明提出了一種汽車燃油噴射系統高精度運算放大器輸入失調電壓調整方法。其特徵在於利用懸浮柵極儲存電荷的特性，在MOS電晶體的漏極和柵極上加上足夠電壓，在懸浮柵極上編程一定量的電荷，調節電晶體的閥值電壓；使施加在懸浮柵極的電壓按需要提高或降低，使電晶體正常導電。經本發明提供的方法，經調整後運算放大器的輸入失調電壓小於500微伏。
[0010]本發明旨在利用懸浮柵極能夠儲存電荷的特性，在電晶體的懸浮柵極上編程一定量的電荷，就能夠調節電晶體的閾值電壓，使得施加在柵極的電壓在原來的基礎上按需要提高(或者降低)，使得電晶體正常導通。本發明能夠應用在對運算放大器的輸入失調電壓要求比較嚴格的地方。
[0011]利用懸浮柵技術調整運算放大器的輸入失調電壓，既可以在封裝後修正以保證修正精度，又可以兼容普通CMOS模擬集成電路工藝以保證低成本。
[0012]總之，汽車電子工作環境惡劣，而且要求技術指標嚴格，工作性能穩定。其中燃油噴射系統中氧傳感器的運算放大器尤其重要，要求輸入失調電壓低於500微伏。在半導體集成電路加工過程中，由於工藝的偏差，一般CMOS運算放大器的輸入失調電壓在20毫伏以上，遠遠不能滿足高精度的要求。所以在出廠前需要修正運算放大器的輸入失調電壓，以保證其滿足高精度運算放大器的要求。本發明提供的調整方法，正是滿足了這方面需求。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1為懸浮柵MOS電晶體結構圖。
[0014]圖2為懸浮柵電荷編程。
【具體實施方式】
[0015]下面通過具體實施例的介紹，進一步闡述本發明的實質性進步和創造性。
[0016]實施例1
[0017]如圖1所示懸浮柵MOS電晶體結構，當在MOS管的漏、柵極加上足夠高的電壓(如25V)，源極及襯底接地時，漏極及襯底之間的PN結反向擊穿，產生大量的高能電子。這些電子穿過很薄的SiOx介質層堆積在懸浮柵上，從而使懸浮柵帶有負電荷。如這一過程維持足夠長，懸浮柵將積累足夠的電子。當移去外加電壓後，懸浮柵上的電子由於沒有放電迴路，所以能夠長期保存。當懸浮柵上帶有負電荷時，襯底表面感應的是正電荷，這就使得MOS管的開啟電壓變高。這時，原來能使MOS管導通的閾值電壓加在此時的MOS管柵極上，MOS管將仍舊處於截止狀態。存儲單元就是利用這一原理來存儲二進位數據的。懸浮柵上的電荷可通過以下兩種方法得以調整:
[0018](I)通過紫外線長時間的照射。當紫外線照射時，懸浮柵上的電子形成光電流而洩放。
[0019](2)通過在漏、柵之間加一大電壓(漏接電源正端，柵接負端)。這一大電壓將在SiOx介質層中產生一強電場，將電子從懸浮柵拉回到襯底中，從而實現懸浮柵電荷的調整。
[0020]又如圖2所示在編程電源施加25V的電源，時間根據需要調整的懸浮柵極電荷量多少控制。
【權利要求】
1.汽車燃油噴射系統中運算放大器輸入失調電壓的調整方法，其特徵在於利用懸浮柵極儲存電荷的特性，在MOS電晶體的漏極和柵極上加上足夠電壓，在懸浮柵極上編程一定量的電荷，調節電晶體的閥值電壓；使施加在懸浮柵極的電壓按需要提高或降低，使電晶體正常導電。
2.按權利要求1所述的方法，其特徵在於懸浮柵極上的電荷通過以下兩種方法調整: (1)通過紫外線長時間的照射。當紫外線照射時，浮柵上的電子形成光電流而洩放； (2)通過在漏、柵之間加一大電壓,這一大電壓將在SiOx介質層中產生一強電場,將電子從懸浮柵拉回到襯底中，從而實現懸浮柵電荷的調整。
3.按權利要求1所述的調整方法，其特徵在於在漏、柵極上施加的電壓為25V。
4.按權利要求1或2所述的方法，其特徵在於調整後的運算放大器的輸入失調電壓小於500微伏。
【文檔編號】H03F1/30GK103684277SQ201210352670
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月20日 優先權日:2012年9月20日
【發明者】程莉莉, 趙建龍, 湯浩, 熊勇 申請人:中國科學院上海微系統與信息技術研究所