汽车燃油喷射系统中运算放大器输入失调电压调整方法
【专利摘要】本发明涉及汽车燃油喷射系统中运算放大器输入失调电压调整方法，其特征在于利用悬浮栅极储存电荷的特性，在MOS晶体管的漏极和栅极上加上足够电压，在悬浮栅极上编程一定量的电荷，调节晶体管的阀值电压；使施加在悬浮栅极的电压按需要提高或降低，使晶体管正常导电。经本发明提供的方法，经调整后运算放大器的输入失调电压小于500微伏。
【专利说明】汽车燃油喷射系统中运算放大器输入失调电压调整方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及汽车燃油喷射系统中运算放大器输入失调电压调整方法，更确切地说涉及一种悬浮栅用于汽车燃油喷射系统中高程度运算放大器输入失调电压的修正方法。属于电路设计领域。
【背景技术】
[0002]前些年国内汽车电子产品企业主流产品还只是一些技术含量较低的车载汽车电子产品，近几年随着节能和环保意识的提高，汽车电子技术被中低端汽车越来越多地采用，国内汽车电子产品企业也开始生产汽车电子燃油喷射系统、防抱死制动系统和安全气囊等汽车电子控制系统，这些企业主要为国产品牌汽车(奇瑞、吉利和微型车生产企业等)配套汽车电子产品，所占市场份额在不断扩大。其中，电子燃油喷射系统(ElectronicFuellnjection System)决定着整车的能源消耗高低和尾气排放是否达标,起着举足轻重的作用。汽车电子燃油喷射系统由氧传感器，高精度运算放大器，信号处理单元，微处理器和执行机构组成。其中，氧传感器和运算放大器是电子燃油喷射系统中最关键的部件，它们的精度和线性度等指标直接决定了电子燃油喷射系统的好坏。
[0003]研发和生产高精度运算放大器的难度主要在于如何调整运算放大器的输入失调电压，以保证高精度的要求。为了保证运算放大器能够检测微弱信号，要求运算放大器的输入失调电压小于500微伏。一般高精度运算放大器是指输入失调电压小于500微伏的运算放大器。但在半导体集成电路加工过程中，由于工艺的偏差，一般CMOS运算放大器的输入失调电压在20毫伏以上，远远不能满足高精度的要求。所以在出厂前需要调整运算放大器的输入失调电压，以保证其满足高精度运算放大器的要求。
[0004]目前在批量生产上主要采用三种方法，一个是激光修正技术，第二个是熔丝修正技术，第三个是EEPROM修正技术。激光修正技术可以得到很好的修正精度，但是设备昂贵，目前在大陆还没有这种设备；熔丝修正技术需要探针检测点，占用芯片面积大，修正过程容易受电磁干扰，修正精度比较低，所以不适合高精度运算放大器的修正；EEPR0M修正技术可以在封装后进行修正，可以达到很高的修正精度，但是对于集成电路生产工艺要求高，需要兼容模拟电路工艺和EEPROM工艺，目前在国内这样的工艺还不成熟，而且代价比较高，所以也不适合高精度运算放大器的生产。如能采用悬浮栅MOS管调整方法，既可以在封装后修正以保证修正精度，又可以兼容普通CMOS模拟集成电路工艺以保证低成本。
[0005]悬浮栅技术早在20世纪60年代已经提出，但是由于受到当时制造技术的限制，一直到80年代才被应用到存储领域。如今的EPR0M，EEPR0M，Flash存储器等都应用了悬浮栅技术。
[0006]“悬浮栅” 一词源于一种特殊的MOS晶体管。这种晶体管有两个栅极，其中一个有电气连接，叫控制栅，也就是一般意义上的栅极。还有一个没有外引线，它被完全包裹在两层Si02介质层里面，是浮空的，所以称之为悬浮栅。如图1所示。
[0007]悬浮栅MOS晶体管的工作原理是利用悬浮栅上是否储存有电荷或储存电荷的多少来改变MOS管的阈值电压，从而改变MOS管的外部特性。
[0008]本发明拟采用悬浮栅的工作原理，提出了一种使用方法，用于调整汽车燃油喷射系统高精度运算放大器输入失调电压，有望可以广泛用在汽车制造领域，从而构筑成本发明的总构思。
【发明内容】
[0009]本发明提出了一种汽车燃油喷射系统高精度运算放大器输入失调电压调整方法。其特征在于利用悬浮栅极储存电荷的特性，在MOS晶体管的漏极和栅极上加上足够电压，在悬浮栅极上编程一定量的电荷，调节晶体管的阀值电压；使施加在悬浮栅极的电压按需要提高或降低，使晶体管正常导电。经本发明提供的方法，经调整后运算放大器的输入失调电压小于500微伏。
[0010]本发明旨在利用悬浮栅极能够储存电荷的特性，在晶体管的悬浮栅极上编程一定量的电荷，就能够调节晶体管的阈值电压，使得施加在栅极的电压在原来的基础上按需要提高(或者降低)，使得晶体管正常导通。本发明能够应用在对运算放大器的输入失调电压要求比较严格的地方。
[0011]利用悬浮栅技术调整运算放大器的输入失调电压，既可以在封装后修正以保证修正精度，又可以兼容普通CMOS模拟集成电路工艺以保证低成本。
[0012]总之，汽车电子工作环境恶劣，而且要求技术指标严格，工作性能稳定。其中燃油喷射系统中氧传感器的运算放大器尤其重要，要求输入失调电压低于500微伏。在半导体集成电路加工过程中，由于工艺的偏差，一般CMOS运算放大器的输入失调电压在20毫伏以上，远远不能满足高精度的要求。所以在出厂前需要修正运算放大器的输入失调电压，以保证其满足高精度运算放大器的要求。本发明提供的调整方法，正是满足了这方面需求。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为悬浮栅MOS晶体管结构图。
[0014]图2为悬浮栅电荷编程。
【具体实施方式】
[0015]下面通过具体实施例的介绍，进一步阐述本发明的实质性进步和创造性。
[0016]实施例1
[0017]如图1所示悬浮栅MOS晶体管结构，当在MOS管的漏、栅极加上足够高的电压(如25V)，源极及衬底接地时，漏极及衬底之间的PN结反向击穿，产生大量的高能电子。这些电子穿过很薄的SiOx介质层堆积在悬浮栅上，从而使悬浮栅带有负电荷。如这一过程维持足够长，悬浮栅将积累足够的电子。当移去外加电压后，悬浮栅上的电子由于没有放电回路，所以能够长期保存。当悬浮栅上带有负电荷时，衬底表面感应的是正电荷，这就使得MOS管的开启电压变高。这时，原来能使MOS管导通的阈值电压加在此时的MOS管栅极上，MOS管将仍旧处于截止状态。存储单元就是利用这一原理来存储二进制数据的。悬浮栅上的电荷可通过以下两种方法得以调整:
[0018](I)通过紫外线长时间的照射。当紫外线照射时，悬浮栅上的电子形成光电流而泄放。
[0019](2)通过在漏、栅之间加一大电压(漏接电源正端，栅接负端)。这一大电压将在SiOx介质层中产生一强电场，将电子从悬浮栅拉回到衬底中，从而实现悬浮栅电荷的调整。
[0020]又如图2所示在编程电源施加25V的电源，时间根据需要调整的悬浮栅极电荷量多少控制。
【权利要求】
1.汽车燃油喷射系统中运算放大器输入失调电压的调整方法，其特征在于利用悬浮栅极储存电荷的特性，在MOS晶体管的漏极和栅极上加上足够电压，在悬浮栅极上编程一定量的电荷，调节晶体管的阀值电压；使施加在悬浮栅极的电压按需要提高或降低，使晶体管正常导电。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于悬浮栅极上的电荷通过以下两种方法调整: (1)通过紫外线长时间的照射。当紫外线照射时，浮栅上的电子形成光电流而泄放； (2)通过在漏、栅之间加一大电压,这一大电压将在SiOx介质层中产生一强电场,将电子从悬浮栅拉回到衬底中，从而实现悬浮栅电荷的调整。
3.按权利要求1所述的调整方法，其特征在于在漏、栅极上施加的电压为25V。
4.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于调整后的运算放大器的输入失调电压小于500微伏。
【文档编号】H03F1/30GK103684277SQ201210352670
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月20日 优先权日:2012年9月20日
【发明者】程莉莉, 赵建龙, 汤浩, 熊勇 申请人:中国科学院上海微系统与信息技术研究所