Методика расчета конденсатора на основе n-p- перехода

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 6Следующая ⇒

Исходными данными для расчета конденсатора являются : необходимое значение емкости С, относительная погрешность емкости (20 %), рабочее напряжение Up (0,9 В), максимальная рабочая температура Tmax (80°C), основные технологические ограничения. Порядок расчета диффузионного конденсатора следующий :

1. Рассчитать удельную емкость n-p- перехода для кремния (e=12)

Co=3*10^-16 Ф/м²,

где N-концентрация примеси в базе . Типичные значения удельной емкости для перехода база-коллектор лежат в пределах от 90 до 350 пФ/мм² .

2.Оценить полную площадь емкостного n-p-перехода Sп приняв одинаковыми удельные емкости донной Со_дон и Со_бок сторон n-p- перехода : Sп=С/Со

3.Определить размеры конденсатора с учетом боковой поверхности:

Sп=Sдон+Sбок,

где Sдон и Sбок –площади , соответственно донной и боковой частей конденсатора:

Sдон=а*в, Sбок=p Xn-p(а+в)+2p*X²n-p.

Здесь а и в – размеры окна под диффузию. Соотношение донной и боковой площадей зависит от а/в. Оптимальным является а/в=1, при этом доля боковой емкости минимальна.

Определить соотношение Sдон и Sбок можно по графику (рисунок 13). Для этого вычислить приблизительное значение а .

Рисунок 13. Соотношение донной и боковой площади конденсатора.

После этого вычислить уточненное значение а .

4. Вычислить Sбок=p Xn-p(а+в)+2p*X²n-p, для Xn-p=3мкм.

5. За топологическое значение а берем ближайшее к значение, кратное расстоянию координатной сетки на фотошаблоне.

6. Рассчитываем емкость Срасч конденсатора по формуле:

= C_о * Sдон + C_о*Sбок

7. Рассчитываем отклонение Срасч от С: g =

Конденсатор рассчитан правильно, если g не превышает заданной.

Вопросы для защиты:

1. Нарисуйте структуры диффузионных конденсаторов на основе различных переходов транзистора.

2. Какое включение p-n-перехода применяется для создания на его основе диффузионного конденсатора?

3. Дайте сравнительную характеристику диффузионных конденсаторов на основе переходов эмиттер-коллектор, база-коллектор, коллектор – подложка.

4. Что показывает добротность диффузионного конденсатора? Как она рассчитывается при высоких и низких частотах?

5. Нарисуйте структуру МДП-конденсатора.

Расчетная работа N 3

Тонкопленочные резисторы

Цель работы:рассчитать геометрические размеры тонкопленочного резистора

Основные теоретические сведения

Как известно, промышленная технология активных пленочных элементов (диодов и транзисторов) пока не разработана. Поэтому ниже рассматриваются только пассивные элементы: резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности. Эти элементы могут изготавливаться как по тонкопленочной, так и по толстопленочной технологии. Конфигурации тонко- и толстопленочных элементов одинаковы, но их конкретные геометрические размеры (при заданных электрических параметрах) могут существенно различаться в связи с использованием совершенно разных материалов.

Пленочные элементы нет необходимости изолировать друг отдруга, так как все они выполняются на диэлектрической подложке. Поскольку подложка сравнительно толстая (не менее 500 мкм), а расстояния между элементами сравнительно большие, паразитные емкости практически отсутствуют и их учет на эквивалентных схемах обычно не имеет смысла.

Пленочные резисторы

Структура и конфигурации пленочного резистора показаны на рис. 14. Как видим, в общем случае конфигурация пленочного резистора такая же, как диффузионного (рис. 1), полосковая или зигзагообразная (меандр). Расчет сопротивления можно проводить по формулам:

R=r_s (a/b)

Удельное сопротивление слоя зависит от толщины слоя и материала. Типичные значения r_s приведены в табл. 2. Там же приведены типичные значения других параметров резисторов: максимального и минимального номиналов сопротивления, разброса номиналов (Δ), температурного коэффициента (ТКС) и временного дрейфа сопротивления ΔR(t) (за 1000 ч при температуре + 70 °С).

Рис.14. Пленочные резисторы полосковой (а) и зигзагообразной ( б) конфигурации.

Значение разброса (допуска) Δ приведены для двух случаев: когда отсутствует специальная подгонка (юстировка) резисторов после их изготовления (б/подг.) и после такой подгонки (с подг.).

Таблица 2

Типичные параметры пленочных резисторов

Тип резистора	r_s, Ом/⁬			Δ, %		ТКС,	ΔR(t), % (1000 ч, +70ºС)
Тип резистора	r_s, Ом/⁬			б/подг	с подг.	ТКС,	ΔR(t), % (1000 ч, +70ºС)
Тонкопленочный	10-300	10⁶	10	±5	±0,05	0,25∙10^-4/°С	0,005
Толстопленочный	5, 0-10⁶	5-10⁸	0,5	±15	±0,2	2∙10^-4/°С	0,05

Из табл. 2 можно сделать следующие общие выводы:

§ диапазон сопротивлений пленочных резисторов несравненно шире, чем полупроводниковых (диффузионных и ионно-легированных); а тонкопленочная технология обеспечивает более высокую прецизионность и стабильность резисторов;

§ подгонка обеспечивает существенное уменьшение разброса (допусков) сопротивлений; следовательно, возможность такой подгонки является важным преимуществом пленочных резисторов;

Подгонку резисторов можно осуществлять разными способами. Простейший, исторически первый способ состоит в частичном механическом соскабливании резистивного слоя до того, как поверхность ИС защищается тем или иным покрытием. Более совершенными являются методы частичного удаления слоя с помощью электрической искры, электронного или лазерного луча. Разумеется, все эти способы позволяют только увеличивать сопротивление резистора. Наиболее совершенный и гибкий метод состоит в пропускании через резистор достаточно большого тока. При токовой подгонке одновременно идут два процесса: окисление поверхности резистивного слоя и упорядочение его мелкозернистой структуры. Первый процесс способствует увеличению, а второй — уменьшению сопротивления. Подбирая силу тока и атмосферу, в которой ведется подгонка, можно обеспечить изменение сопротивления и в ту, и в другую сторону на ± 30% с погрешностью (по отношению к желательному номиналу) до долей процента.

Дата добавления: 2018-05-31; просмотров: 565; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 234 5 6 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!