关于极低温锁相环设计的可能性

我的OK哦

由于项目需求，需要设计4.2K下能工作的锁相环，但是翻阅了下资料，发现锁相环工作最低温都在零下40度左右（233.15K），所以想问一下各位4.2K工作的锁相环是否有设计出来的可能性？如果有，大概要从那锁相环哪些方面下手呢?

stone1005

PDK不支持那么低的温度。代工厂也不会无聊去做这个测试。常规设计然后多留余量，然后根据实测挑吧。低温vth会增加，所以工作电压不能太低。别的没啥想法。CPU超频的不也有用液氮的？虽然到不了4k，但是证明极低温度下芯片是可以工作的。

远上寒杉

这个温度管子的特性都没法保证了，从建模开始吧。

JoyShockley

应用于量子计算机的锁相环。

4K下, 热噪声极低,但是flicker noise 依然严重. 所以PLL的重点是要滤波flicker noise，需要大带宽。

JoyShockley

中科大？潘建伟教授？

victor0o0

4k。。。我觉得你首先要找到特殊工艺了吧，这都是液氦的温度了，主流的半导体工艺里面的器件应该都已经失效了

stone1005

victor0o0 发表于 2019-12-20 08:36
4k。。。我觉得你首先要找到特殊工艺了吧，这都是液氦的温度了，主流的半导体工艺里面的器件应该都已经失效 ...

搜到一篇国内的论文，测试mosfet的特性，最低温度测到77K，也就是极低温度下半导体器件是可以工作的，而且总体来说性能更好，除了阈值会增加很多。根据那篇论文里的描述，随着温度降低，阈值随温度变化减缓，但总体是绝对值增大。跨导急剧增加。个人觉得，可以考虑的就是阈值从0.7V左右增加到1.5V甚至2V，电路依然可以工作，最低工作电压不能太低。这篇论文里测试的器件最小沟道长度0.25um，证明短沟道器件也可以工作在极低的温度条件下。

zhy00win

stone1005 发表于 2019-12-20 09:34
搜到一篇国内的论文，测试mosfet的特性，最低温度测到77K，也就是极低温度下半导体器件是可以工作的，而 ...

77K和4K mos性能有非常大差异，建议实际测试下

victor0o0

stone1005 发表于 2019-12-20 09:34
搜到一篇国内的论文，测试mosfet的特性，最低温度测到77K，也就是极低温度下半导体器件是可以工作的，而 ...

我不知道你有没有学过半导体物理。
半导体特性里面最基本的参数之一——本征载流子浓度，是正比于exp(-Eg/kT)的，其中Eg是禁带宽度，随温度变化不大，T是绝对温度。

77K和室温300K，相差了4倍，但是4K和77K相差了近20倍，你可以想象那些器件参数的变化程度，更不用说接近绝对零度后，可能很多常用的室温下的近似可能都不能用了。

spartan313

77k只是液氮左右的温度，4k 已经是接近液氦气