Numéro
Rev. Phys. Appl. (Paris)
Volume 13, Numéro 12, décembre 1978
Page(s) 603 - 607
DOI https://doi.org/10.1051/rphysap:019780013012060300
Rev. Phys. Appl. (Paris) 13, 603-607 (1978)
DOI: 10.1051/rphysap:019780013012060300

Dynamic self-biasing of the floating substrate of the sos transistor

P. Schwob, M. Villoz, C.E. Jaquet et M. E. Roulet

Centre Electronique Horloger S.A., rue Breguet 2 CH-2000 Neuchâtel, Switzerland


Abstract
Under dynamic operation the grounded source diode of the SOS transistor creates a reverse bias on the floating substrate. Numerical simulations agree well with the directly measured increase of this bias as a function of doping and frequency. The reverse self-bias increases the threshold voltage on heavily doped samples. This leads to a reduction of the weak inversion leakage current and gives rise to the minimum of the current-vs-frequency curve observed on SOS circuits. An anomalously strong temperature dependence of the frequency of a ring oscillator operated at low voltage is attributed to the effect of dynamic self-biasing.


Résumé
Sous l'influence d'un signal périodique appliqué à la grille d'un transistor SOS, la diode de la source crée une polarisation inverse au substrat flottant. Des mesures directes montrent une augmentation de cette autopolarisation avec le dopage et la fréquence et sont en bon accord avec des simulations numériques. Sous l'effet de l'autopolarisation inverse, la tension de seuil est augmentée sur des échantillons fortement dopés. Ceci entraîne une réduction des courants de fuite en faible inversion et donne lieu à un minimum du courant d'un circuit SOS en fonction de la fréquence. Le comportement en température particulièrement prononcé d'un oscillateur en anneau alimenté à faible tension est attribué à l'effet de l'autopolarisation dynamique.

PACS
2560R - Insulated gate field effect transistors.

Key words
insulated gate field effect transistors -- leakage currents -- floating substrate -- SOS transistor -- grounded source diode -- weak inversion leakage current -- ring oscillator -- dynamic self biasing -- threshold voltage