基于金属氧化物TFT的EEPROM读写电路模块研究
发布时间：2020-11-08 15:43
金属氧化物薄膜晶体管(Metal Oxide Thin Film Transistor,MO TFT)具有迁移率高、均匀性好等方面优点,在数字电路领域应用潜力巨大,涉及显示面板电路、射频识别标签电路等。本文在传统互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS)工艺的电可擦只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory,EEPROM)的基础上,结合目前发表的基于MO TFT的EEPROM研究,阐述EEPROM工作原理以及外围读写电路整体架构。本文在MO TFT特性数据的基础上,对其进行模型提取,并根据EEPROM存储单元的擦写特性,使用MO TFT对EEPROM存储单元进行模拟,为后续的电路仿真奠定基础。反相器是EEPROM读写电路架构的基础,可以用于构建其他电路模块。本文针对传统纯N型TFT反相器电路存在的问题,提出了一种使用输出信号作为反馈的电路结构并以此改进传统纯N型反相器,仿真和测试结果都表明经过改进的反相器的高低噪声容限增大,过渡区宽度缩窄,反相器的静态特性得到极大改善。作为验证,本文采用改进后反相器构建并制备一个可用于EEPROM中的移位寄存器电路,该电路的第120级输出信号摆幅为6 V~10.1 V,脉冲宽度为10.6μs,基本符合工作要求。本文分别设计EEPROM读写电路模块的环形振荡器、灵敏放大器以及电平移位电路:(1)本文的环形振荡器通过在传统反相器结构的基础上采用差分结构,为耦合电容提供与输入信号完全反相的反馈信号,减小环形振荡器基本单元的状态切换时间,有效降低级延时,提高振荡器的频率,测试结果表明,六级和五级差分结构环形振荡器相对于对比例环形振荡器的级延时减小率都大于20%。(2)针对MO TFT缺少可用的灵敏放大器电路,本文借鉴CMOS工艺下灵敏放大器设计思路,对其进行适应于MO TFT特性的改进,并结合EEPROM基本存储单元特性以及版图设计规律,优化电路。测试中灵敏放大器在模拟TFT关断时输出电压可以达到8.73 V,在模拟TFT导通时输出电压可以达到1.33 V,符合电路工作要求。(3)本文利用改进型反相器静态特性好的特点,采用多级耦合结构,提出两种不同的电平移位电路,仿真结果表明两种电平移位电路基本满足利用低摆幅信号切换高摆幅信号的要求。
【学位单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN321.5;TP333
【部分图文】：
图 1-2 a）4T2C 像素补偿电路原理图 b）工作波形[36]ig 1-2 a) The schematic of 4T2C pixel-compensation circuit b) Operation waveforms[驱动电路电路在 AMOLED 中主要是提供行扫描信号给像素电路，本质是数字器。早在液晶时代，LTPS TFT 由于其远超 a-Si TFT 的迁移率使得在驱动电路成为了可能，现如今人们对于柔性窄边框等方面的追求更加集成技术的研究发展。相应的，基于 MO TFT 的行驱动电路也被提出[ MO TFT 的阈值电压偏负，这就导致了行驱动电路中 MO TFT 在零偏较大的泄漏电流，容易导致行驱动电路不能正常工作。基于上述原因提出了各自的解决方案，例如韩国首尔国立大学的 Kim Binn 项目组（Series Two Transistors，STT）结构来避免关键工作节点的漏电，保，同时采用双负电源配置来降低电路功耗[39]；韩国三星显示公司利用出了浮动栅极的方案[42]，该方案可以通过电容产生更负电平，并借此
图 1-3 a）基于 MO TFT 的行驱动电路原理图 b）工作波形[39]Fig 1-3 a) The schematic of gate driver employing MO TFT b) Operation waveforms[39]1.3.2 射频识别标签电路伴随着 MO TFT 在显示领域中应用研究的逐步铺开，许多科研团队也在开拓 MOTFT 在数字电路等其他领域中的发展，例如射频识别标签（Radio Frequency IdentificationDevices，RFID），该方向是目前 MO TFT 应用的研究热点[43]-[45]。按照分类，RFID 技术属于一种非接触式的识别技术，主要是阅读器通过发送射频信号给标签，标签（有源或者无源）将相关数据信息反馈回阅读器，以达到识别的目的，现在广泛应用于门禁、后勤管理以及文件加密鉴定等方面[46]。MO TFT 本身透明可柔性的特点，使得其很适合应用于 RFID 应用中，而基于 MO TFT 的 RFID 在较早之前就进行相关研究。
图 1-3 a）基于 MO TFT 的行驱动电路原理图 b）工作波形[39] 1-3 a) The schematic of gate driver employing MO TFT b) Operation waveform别标签电路MO TFT 在显示领域中应用研究的逐步铺开，许多科研团队也在路等其他领域中的发展，例如射频识别标签（Radio Frequency IdeID），该方向是目前 MO TFT 应用的研究热点[43]-[45]。，RFID 技术属于一种非接触式的识别技术，主要是阅读器通过标签（有源或者无源）将相关数据信息反馈回阅读器，以达到识别于门禁、后勤管理以及文件加密鉴定等方面[46]。MO TFT 本身透其很适合应用于 RFID 应用中，而基于 MO TFT 的 RFID 在较早
【参考文献】
本文编号：2874988
【学位单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN321.5;TP333
【部分图文】：
图 1-2 a）4T2C 像素补偿电路原理图 b）工作波形[36]ig 1-2 a) The schematic of 4T2C pixel-compensation circuit b) Operation waveforms[驱动电路电路在 AMOLED 中主要是提供行扫描信号给像素电路，本质是数字器。早在液晶时代，LTPS TFT 由于其远超 a-Si TFT 的迁移率使得在驱动电路成为了可能，现如今人们对于柔性窄边框等方面的追求更加集成技术的研究发展。相应的，基于 MO TFT 的行驱动电路也被提出[ MO TFT 的阈值电压偏负，这就导致了行驱动电路中 MO TFT 在零偏较大的泄漏电流，容易导致行驱动电路不能正常工作。基于上述原因提出了各自的解决方案，例如韩国首尔国立大学的 Kim Binn 项目组（Series Two Transistors，STT）结构来避免关键工作节点的漏电，保，同时采用双负电源配置来降低电路功耗[39]；韩国三星显示公司利用出了浮动栅极的方案[42]，该方案可以通过电容产生更负电平，并借此
图 1-3 a）基于 MO TFT 的行驱动电路原理图 b）工作波形[39]Fig 1-3 a) The schematic of gate driver employing MO TFT b) Operation waveforms[39]1.3.2 射频识别标签电路伴随着 MO TFT 在显示领域中应用研究的逐步铺开，许多科研团队也在开拓 MOTFT 在数字电路等其他领域中的发展，例如射频识别标签（Radio Frequency IdentificationDevices，RFID），该方向是目前 MO TFT 应用的研究热点[43]-[45]。按照分类，RFID 技术属于一种非接触式的识别技术，主要是阅读器通过发送射频信号给标签，标签（有源或者无源）将相关数据信息反馈回阅读器，以达到识别的目的，现在广泛应用于门禁、后勤管理以及文件加密鉴定等方面[46]。MO TFT 本身透明可柔性的特点，使得其很适合应用于 RFID 应用中，而基于 MO TFT 的 RFID 在较早之前就进行相关研究。
图 1-3 a）基于 MO TFT 的行驱动电路原理图 b）工作波形[39] 1-3 a) The schematic of gate driver employing MO TFT b) Operation waveform别标签电路MO TFT 在显示领域中应用研究的逐步铺开，许多科研团队也在路等其他领域中的发展，例如射频识别标签（Radio Frequency IdeID），该方向是目前 MO TFT 应用的研究热点[43]-[45]。，RFID 技术属于一种非接触式的识别技术，主要是阅读器通过标签（有源或者无源）将相关数据信息反馈回阅读器，以达到识别于门禁、后勤管理以及文件加密鉴定等方面[46]。MO TFT 本身透其很适合应用于 RFID 应用中，而基于 MO TFT 的 RFID 在较早
【参考文献】
相关博士学位论文 前2条
1 杜永乾;超高频射频识别标签芯片的射频/模拟前端及微功耗EEPROM设计实现[D];西安电子科技大学;2014年
2 程兆贤;无源UHF RFID系统电子标签模拟前端及存储器低功耗分析与研究[D];南开大学;2013年
相关硕士学位论文 前2条
1 项麟;金属氧化物薄膜晶体管SPICE模型参数提取及电路仿真[D];浙江大学;2018年
2 李冠明;金属氧化物TFT在数字集成电路中的应用研究[D];华南理工大学;2016年
本文编号：2874988
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