Разработка конструкции полупроводниковых интегральных микросхем, страница 5

Ck=1,0+0,83=1,83 пФ,

RквСк=43,0*1,83*10^-12=78,6*10^-12 c.

 Следовательно,

fT =1/2p(1+0,4)(204+81,7+7,1+78,6)10^-12=306810⁶ Гц =306 МГц.

Основным параметром ИБТ в режиме переключения является падение напряжения на коллекторе при насыщении, которое опре­деляется для n-p-n транзистора по формуле

где ai   - коэффициент усиления ИБТ в режиме ОБ при инверсном включении, для типовых структур ai приблизительно равно 0,1;

Iк и Iб - соответственно, ток коллектора и ток базы, в ре­жиме насыщения отношение Iк/bIб < 1.

Пример 7. Для ИБТ из примера 6 падение напряжения в режиме насыщения при токе коллектора и токе базы, соответственно, равных 5 мА и 0,46 мА и температуре 300°К будет равно

Электрическая прочность ИБТ определяется электрической прочностью рабочих p-n переходов, а также электрической проч­ностью комбинации переходов. Электрическая прочность p-n пе­рехода оценивается через напряжение пробоя ( Uпр ), которое определяется величиной концентрации примесей в обедненном слое ( Nоб ). Для ступенчатых переходов (n⁺-p ) обедненный слой развивается, главным образом, в слабо лигируемую область. Поэтому при расчете электрической прочности перехода принимают во внимание концентрацию примесей на переходе со сто-

роны слабо легируемой области. Зависимость U_прот N_об для ступенчатого кремниевого перехода дана на рис. 9 [6].

Штриховая линия на рис.9 указывает максимальные концентрации, выше которых преобладающую роль при пробое играет туннельный эффект. Для плавного перехода, который характеризуется градиентом концентрации примесей в обедненном слое ( a ) зависимость U_пр от а дана на рис.10.

Пробивное напряжение между коллектором и эмиттером ( U_{кэ пр} ) зависит от внешнего сопротивления в цепи база-эмиттер (R_бэ) и определяется по формуле

 U_{кэ пр} »U_{кб пр} при R_бэ » 0,

где U_{кб пр} - пробивное напряжение перехода коллектор-база.

Пример 8. Для ИБТ из примера 6 пробивное напряжение перехода коллектор-база равно U_{кб пр}= 55 В (из рис.9), так как концентрация примесей в коллекторной области постоянна и равна 1,2*10¹⁶ см^-3. Пробивное напряжение U_{кэ пр} при R_бэ ~ ¥равно

                              U_{кб пр} »55/³Öb₀=14,5 В.

§ 3. Проектирование резисторов интегральной микросхемы.

3-1. Проектирование диффузионных резисторов.

Диффузионные резисторы строятся на конечной проводимости объема полупроводника, ограниченного обедненным слоем. Расп­ределение примесей в объеме резистора в глубь кристалла соответствует распределению примесей в эмиттерной области или ба­зовой области ИБТ, так как диффузионные резисторы изготовляются одновременно с изготовлением ИБТ. Поэтому диффузионные резисторы подразделяются на эмиттерного или базового типа. Размеры для диффузионных резисторов плоскости кристалла определяются размерами диффузионного окна, которые могут быть линейного или зигзагообразного типа. Обычно все диффузионные рези­сторы данного типа (эмиттерного или базового) объединяются в одну изолирующую область. Для резисторов эмиттерного типа общая изолирующая р - область подключается к самому отрица­тельному потенциалу в схеме, для резисторов базового типа изолирующая n - область  -  к самому положительному потенциалу в cxeмe. Конструкция резисторов эмиттерного и базового типа дана на рис.11.

Расчет величины сопротивления диффузионных резисторов линейного типа (рис.12а,б) с учетом влияния растекания тока вблизи контактов осуществляется по формулам

R_a=R_сл(i/b+0,14),

                              R_б=R_сл(i/b+1,8),                                  (24)

Где R_сл – сопротивление резистивного слоя, для типовых структур ИБТ (рис.3,4) R_сл.э =2,5  Ом/кВ и R_сл.б =200 Ом/кВ.

Расчет величины сопротивлений резисторов зигзагообразного типа осуществляетсяпо формуле

Где R_Аiи R_из- соответственно, сопротивления линейных участков и сопротивления на изгабе, n и m- соответственно, чсло линейных участков и число изгибов резистора. Проектирование диффузных резисторов осуществляется в следующем порядке:                                                                                              - по­ заданной величине сопротивления выбираются параметры резисторного слоя (R_сл),