В данной курсовой работе разрабатывается полупроводниковая ИМС,реали-зующая логическую функцию «И-НЕ». Так как данная ИМС предназначена для использования в цифровых устройствах, то к активным элементам данной схемы в первую очередь предъявляется требование их высокого быстродействия.
Кроме того, транзисторы, использующиеся в цифровых ИМС, не должны обладать большим коэффициентом усиления В ( В=1000-5000).Для таких транзисторов коэффициент усиления В лежит в пределах от 100 до 200.
Необходимо также при выборе конструкции биполярного транзистора ориентироваться на простоту технологии его изготавления.
Расчет схемы по постоянному току показал, что биполярные транзисторы рассматриваемой схемы являются маломощными ( 0,3<P<3 мВт) и микромощ-ными (1<P<300 мкВт).Поэтому размеры всех областей транзистора необходимо выполнить минимально возможными, минимально позволяемые выбранной технологией.
На основе выше изложенных соображений из различных конструкций биполярных транзисторов ( биполярные транзисторы n-p-n-типа, p-n-p-типа, с тонкой базой, многоколлекторные транзисторы, составные и т.д.) наиболее предпочтительным является биполярный транзистор n-p-n –типа со скрытым
подколлекторным n+ - слоем.
Биполярный транзистор n-p-n-типа обладает лучшими характеристиками, чем транзистор p-n-p- типа.Кроме того, технология его изготовления более проста, чем транзистора p-n-p-типа.Биполярные транзисторы с тонкой базой обладают большим коэффициентом усиления В = 2000 – 5000. Многоэмиттерные и много-коллекторные транзисторы отличаются громоздкостью своей конструкции по сравнению с биполярными транзисторами n-p-n –типа. В составных транзисторах коэффициент усиления равен произведению коэффициентов усиления составляющих его транзисторов, а быстродействие определяется наименее быстродействующим транзистором[3].
Таким образом, выбор биполярного транзистора n-p-n-типа со скрытым подколлекторным n+-слоем очевиден. Остальные элементы ИМС выбирают
Изм
№ докум.
и конструируют таким образом, чтобы они совмещались со структурой транзистора n-p-n-типа.
Так как вывод коллектора расположен на поверхности прибор , что приводит к увеличению сопротивления тела коллектора и ухудшению характеристик транзистора в усилительном режиме (ухудшается частотная характеристика) и в переключающем режиме (уменьшается эффективность переключения в режиме насыщения), то , соответственно, нужно уменьшить удельное сопротивление коллекторной области, что приводит , в свою очередь, к снижению пробивного напряжения перехода коллектор-база и увеличению емкости этого перехода, что крайне не желательно.Введение подколлекторного n+-слоя обеспечивает низкоомный путь току от активной коллекторной области к коллекторному контакту без снижения пробивного напряжения перехода коллектор – база.
Конструкцию биполярного транзистора выбираем ассиметричную, так как для нее характерно то, что коллекторный ток протекает к эмиттеру только в одном направлении, что упрощает расчеты и делает их более точными, чем в случае симметричной конструкции.[3].
Для повышения быстродействия биполярного транзистора шунтируют его коллекторный переход диодом Шотки (в результате образуется транзистор Шотки).Шунтирование коллекторного перехода позволяет сильно ослабить инжекцию неосновных носителей открытым переходом, так как диод Шотки ограничивает напряжение открытого коллекторного перехода на уровне 0,4…0,5 В. Барьер Шотки формируется при концентрации примеси в колекторе Ndk ≤ 10^17 cм^(-3) [4].Кроме того, необходимо, чтобы поверхностная концентрация акцепторов в базе Nab0> 5 10^16 см^(-3).Уровень легирования эмиттерной области должен составлять порядка 10^20,10^21 см^(-3), чтобы обеспечить достаточно большой коэффициент инжекции.
Изм
№ докум.
Структура биполярного интегрального транзистора n-p-n-типа , расчитывае-мого в данной курсовой работе, представлена на рис.
В данной работе в качестве основы для формирования структуры биполярного транзистора, взята кремниваевая структура с диэлектрической изоляцией элементов :
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
