Разработка интегральной микросхемы (уровень рабочих вибраций - от 1 до 200 Гц), страница 2

4.  Выбор и обоснование интегрального транзистора

В данной курсовой работе используется биполярный транзистор типа n-p-n со скрытым подколлекторным n+-слоем и относительно тонкой базой. Ниже будут приведены основания для выбора данного интегрального транзистора.

Биполярный транзистор типа n-p-n является основным схемным элементом полупроводниковых ИМС. Он обладает лучшими характеристиками, чем транзистор типа p-n-p, а технология его изготовления более проста [2]. Оcтальные элементы ИМС выбирают и конструируют таким образом, что бы они совмещались со структурой транзистора n-p-n.

Следует обратить внимание, что вывод коллектора интегрального транзистора расположен на поверхности прибора. Это увеличивает сопротивление тела коллектора и ухудшает характеристики транзистора в усилительном режиме (ухудшается частотная характеристика). Увеличение степени легирования всего объёма коллекторной области и уменьшение её удельного сопротивления снижают пробивное напряжение перехода коллектор-база и увеличивают ёмкость этого перехода, т. е.

Также ухудшают характеристики транзистора. Компромиссным решением проблемы является создание скрытого высоколегированного n+-слоя на границе коллектор подложка.

Для создания входных каскадов операционных усилителей используют транзисторы с тонкой базой, которые обладают повышенным значением коэффициента усиления B. У этих транзисторов ширина базы (расстояние между эмиттерным и коллекторным переходами) w=0.2-0.3 мкм, а коэффициент усиления В=2000-5000 при коллекторном токе Iк=20 мкА и уровне напряжения Uкэ=0.5 В. Пробивное напряжение коллектор-эмиттер около 1.5-2 В. Для ИМС разрабатываемой в данной работе транзистор с данными параметрами не подходит, по току и напряжению, а также тем что разрабатываемые транзисторы не обязательно должны иметь столь высокий коэффициент усиления. Поэтому более широкой чем у типичного транзистора с тонкой базой.

Конструкцию биполярного интегрального транзистора возьмём асимметричную, т. к. для неё характерно то, что коллекторный ток протекает к эмиттеру только в одном направление, что упрощает расчёты и делает их более точными, чем в случае  с симметричной конструкцией.

5.  Расчет по постоянному току

Исходные данные для расчета резисторов а) конструкторские: , , , , , , , , где

 - номинальное сопротивление резистора;

 - относительная погрешность номинального сопротивления;

 - допустимая мощность рассеяния;

 - средняя мощность рассеяния каждого резистора;

 - удельное поверхностное сопротивление;

 - минимальный габаритный размер резистора, определяемый разрешающей способностью технологии;

 -  температурный коэффициент сопротивления резистора;

 - температурный интервал работы резистора, ;

- относительная погрешность воспроизведения удельного поверхностного сопротивления легированного слоя, для типовых технологических процессов 0.05-0.1

б) технологические: , , , где

 - абсолютная погрешность изготовления;

 - погрешность, вносимая растравливанием окон перед диффузией,  процессе фотолитографии;

 - погрешность, вносимая уходом диффузионного слоя под маскирующий окисел в боковые стороны.

Произведем расчет данной нам схемы по постоянному току. Для этого подойдет любая программа, имеющая такую возможность (программа PSPICE,  Workbench). В итоге получим следующие номиналы токов на все резисторах, которые и приведены в таблице 1.

Таблица 1

Номиналы, токи и мощности резисторов

Для расчета мощности резисторов в схему используем формулу:

, где - постоянный ток на i-элементе, берем по таблице 1.;- сопротивление i-тых резисторов, берем по таблице 1

Таблица 2

Данные технологических и конструктивных ограничений