理论教育 UHFRFID技术选择:应用中的关键因素

UHFRFID技术选择:应用中的关键因素

时间:2023-11-03 理论教育 版权反馈
【摘要】:肖特基二极管呈现出了电压与电流之间的指数关系,然而连接二极管的晶体管呈现的是二次方关系。使用何种选择取决于设备的可用性、成本、MOS阈值电压变化和肖特基二极管阈值电压变化。当选择MOSFET的时候,设计者可以选择采用不同阈值电压的晶体管。

UHFRFID技术选择:应用中的关键因素

1.有关整流装置植入的选择

无源UHFRFID标签和具有低导通电压的肖特基二极管或者具有较低甚至为零的Vth二极管连接的MOSFET通常用作整流整置。在微波应用中,肖特基二极管通常经过专门的设计和制作,其中像势垒高度、串联电阻或者电容等参数可以准确设置。其结果是,在整流器的设计中,肖特基二极管(SBD)被证明优于与二极管连接的MOSFET。

在RFID中,低成本的标准推动肖特基二极管在标准CMOS工艺的通用性上的发展。一些已经发表的研究工作[ZHU 05]证明这是有一定的可行性的。由于具有低串联电阻、较小的阈值电压和较小的结电容,钛硅肖特基二极管可用于整流器。

在谈及成本的时候,尽管有人在一些文章中阅读到不增加成本是可能的,但是覆膜工艺使用肖特基二极管肯定更昂贵。

因此,我们已经付出了很多努力去开发其他CMOS解决方案来克服大部分CMOS过程所遇到的SBD问题,正如已经看到的许多电压倍增器电路中,提出的备用解决方案包括偏置电路编程阈值的使用,自动静态补偿阈值的使用或者自动动态补偿阈值MOSDTMOST[TEH09]的使用。其通过将表层和底层连接在一起(而不是绑定到电路接地体),使得当反向偏置和高电流驱动器打开时晶体管有一个低泄漏电流(由于正向衬偏效应较低的阈值电压)。

肖特基二极管呈现出了电压与电流之间的指数关系,然而连接二极管的晶体管呈现的是二次方关系。使用何种选择取决于设备的可用性、成本、MOS阈值电压变化和肖特基二极管阈值电压变化。(www.daowen.com)

当选择MOSFET的时候,设计者可以选择采用不同阈值电压的晶体管。低阈值晶体管被优先选择用作前端整流器,高阈值晶体管被用于数字核心部分,以便最小化关断电流对功耗的影响。电源电压可以调节目标接近晶体管的阈值限制范围(例如VDD=0.6V)时的动态功耗,甚至可以利用阈下设备操作从而达到更低的功耗。这是可能的,因为它对于数据传输速率较低的RFID协议是足够的。不过,在这个情况下最主要的缺点是性能容易受其他因素的影响。例如,开启电压扩散从一个芯片到另一个芯片的变化可能会很大或者供电电压小的波动会导致大面积的数字电路关键路径延迟[RIC 07]。

更短的MOSFET栅极长度由于寄生值(例如,电容值)的减少应该会提高其性能。但是事实上,努力试图减少栅极长度已经变得不太有价值。这是因为已经到达了可扩展模块的极限。例如,很难考虑在超薄氧化层中泄漏模型的电流速度效应。

2.底层选择

基底应该尽可能地减少接地的寄生电容。这将降低静态顶板耦合电容和互连线电网对地电容。在这种情况下,基底将会采用含硅绝缘体材质[CUR 05]。因此,在HF或者超高频(SHF)工作都或多或少地具有强制性。

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