Разработка интегральной микросхемы (уровень рабочих вибраций - от 1 до 200 Гц), страница 6

 где - барьерная емкость эмиттерного перехода;    - дифференциальное сопротивление эммитерного перехода;         ;.

;

Найдем постоянную времени пролета носителей через базовую область:

; ;

Найдем постоянную времени, определяющая пролет носителей через обедненный слой:

; ; ;

Найдем постоянную времени коллекторного перехода по формуле:

, где - сопротивление тела коллектора; - барьерная емкость коллекторного перехода; - барьерная емкость изолирующего перехода.

Тогда граничная частота данного транзистора:

Рассчитаем напряжение пробоя транзистора по формуле:

,где - коэффициент усиления по току; - напряжение пробоя коллекторного перехода, можно определить из номограмм.

Мы видим что напряжение пробоя интегрального транзистора в несколько раз меньше напряжения пробоя коллекторного перехода интегрального транзистора.

7.  Тепловой расчет ИС

Особенность  теплового расчета ИС заключается в том, что п/п кристалл можно рассматривать как единственный тепловыделяющий элемент. При этом считается, что суммарная мощность источников теплоты равномерна, распределена в приповерхностном слое. Эта особенность п/п кристалла обусловлена высоким коэффициентом теплопроводности кремния, малыми размерами элементов и небольшими расстояниями между элементами п/п ИС.

Оценим рабочую температуру элементов ИС, потребляющей мощность 0.025 Вт, размещенной в металлостеклянном круглом корпусе с использованием эвтектического сплава. Диаметр основания корпуса 9.5 мм. Условия эксплуатации: ; ; .

Проведем анализ охлаждения корпуса с кондукцией через слой эпоксидного клея.

При установке кристалла непосредственно на основании металлостеклянного корпуса эвтектической пайкой , .

Перегрев можно оценить по формуле:

, где - суммарная мощность, рассеиваемая ИС; коэффициент теплопередачи;- площадь теплового контакта корпуса с теплоотводом.

Перегрев кристалла:

Температура элементов ИМС:

Условие обеспечения нормальных тепловых режимов:

Вывод: при охлаждении корпуса через слой эпоксидного клея перегрев корпуса достаточен для нормальной работы ИС в заданном нами диапазоне температур, т.к. выполнено условие обеспечения нормальных тепловых режимов.

Оценим максимальную мощность, которую мог бы потреблять кристалл ИС в данных условиях, сохраняя свою работоспособность:

Вывод: для рассчитанной ИС температура внешней среды 55 градусов не является предельно допустимой для работы элементов при охлаждении корпуса с помощью кондукции через слой эпоксидного клея.

8.  Герметизация ИС

Основной способ защиты ИС от воздействия дестабилизирующих факторов является герметизация. Её осуществляют с помощью специально разработанных корпусов, в которых и размещают ИС.

Исходя из технических требований на ИС для наибольшей герметичности, обеспечения малого теплового сопротивления между ИС и окружающей средой выбираем конструкцию металлостеклянного корпуса круглой формы. Кристалл ИС установить в геометрическом центре корпуса. Крепление кристалла к основанию осуществить пайкой эвтектическим сплавом на основании золота и германия с температурой плавления 356. Изоляции кристалла от основания корпуса не требуется, так как подложка ИС всегда имеет самый низкий потенциал.

9.  Заключение

Целью данного курсового проекта является разработка интегральной микросхемы в соответствии с требованиями, приведенными в техническом задании. Микросхема выполняется.

В процессе выполнения работы мы выполнили следующие действия и получили результаты:

- произвели расчет геометрических размеров элементов и получили их размеры, необходимые для выбора топологии микросхемы;

- произвели выбор подложки микросхемы и расположили на ней элементы, а также в соответствии с электрической принципиальной схемой сделали соединения между элементами;

- выбрали корпус для микросхемы с тем расчетом, чтобы подложка с размещенными элементами помещалась в один из корпусов, рекомендуемых ГОСТом 17467-79.

Литература:

1. Л.А. Коледов, Конструирование и технология микросхем, Москва, «Высшая школа»,1984.

2. Э.А.Матсон, Д.В.Крыжановский, Справочное пособие по конструированию микросхем, Минск, «Высшая школа», 1982

3. Методические указания по курсовому проектированию по дисциплине КТМС Ульяновск, УлГТУ, 2004.

4. М.Ф.Пономарев, Б.Г.Коноплев, Конструирование и расчет микросхем и микропроцессоров, Москва, «Радио и связь», 1986