- •Ведение
- •1. Элементы биполярных интегральных схем
- •1.1.Биполярный полупроводниковый транзистор
- •1.1.1. Теория p-n-перехода в условиях равновесия
- •1.1.3. Вольт-амперная характеристика р - n-перехода
- •1.1.4. Качественный анализ работы биполярного транзистора
- •1.1.5. Статические характеристики транзистора в схеме с об
- •1.1.6. Статические характеристики в схеме с оэ
- •1.1.7. Статические параметры транзисторов
- •1.1.8. Биполярный транзистор как четырехполюсник
- •1.1.9. Особенности дрейфовых транзисторов
- •1.2. Интегральные резисторы
- •2. Полевые транзисторы на основе структур металл — диэлектрик –полупроводник (мдп)
- •2.1. Устройство мдп транзистора
- •2.2. Качественный анализ работы мдп транзистора
- •2.3. Уравнение для вольт-амперных характеристик мдп транзистора
- •Модуляция длины канала
- •Эффект подложки
- •Пробой в мдп транзисторах
- •2.4. Характеристики мдп транзистора
- •2.5. Статические параметры мдп транзистора Крутизна вольт-амперной характеристики
- •Внутреннее, или динамическое, сопротивление
- •Сопротивление затвора
- •2.6. Частотные свойства мдп транзистора
- •3. Соединения и контактные площадки
- •4. Базовые схемы логических элементов на биполярных и полевых транзисторах
- •5. Разработка топологии ис
- •6. Разработка фотошаблонов для производства имс
- •7. Технологический процесс
- •7.1. Эпитаксия кремния
- •Эпитаксия из газовой фазы
- •Легирование при эпитаксии
- •7.2. Формирование диэлектрических слоев
- •Маскирующие свойства слоев диоксида кремния
- •Термическое окисление кремния
- •Плазмохимическое окисление кремния
- •Покрытия из нитрида кремния
- •7.3. Диффузионное легирование в планарной технологии
- •7.4. Ионное легирование
- •7.5. Литографические процессы
- •7.6. Металлические слои
- •Методы распыления в вакууме
- •7.7. Основные этапы технологического цикла (Пример)
- •6. Разработка профильной схемы технологического маршрута имс.
- •7. Заключение.
- •8. Список цитируемой литературы.
- •Календарный план
- •Реферат
- •Примерный перечень тем курсовых проектов
- •Библиографический список
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
1.1.7. Статические параметры транзисторов
Статические параметры транзисторов позволяют установить взаимосвязь между малыми изменениями токов и напряжений, что особенно важно при работе транзисторов в режиме линейного усиления сигналов. К основным статическим параметрам относятся следующие.
1. Дифференциальный коэффициент передачи:
а) эмиттерного тока в схеме с ОБ; α = Ic/ Ie при Vc=const (1.23а).
б) базового тока в схеме с ОЭ; B0 = Ic/ Ib при Vc=const (1.23б).
2. Дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода:
re = Ve/ Ie при Vc=const. (1.24а)
Дифференцируя соотношение (1.16б), имеем: re = kT/αIe (1.24б).
При комнатной температуре re порядка 10 Ом.
3. Дифференциальное сопротивление коллекторного перехода:
re = Vс/ Iс при Ie=const (1.25а).
Этот параметр обусловлен модуляцией (изменением) толщины базы переменным напряжением на коллекторе. Эффект проявляется в том, что при изменении толщины базы изменяется доля инжектированных носителей, достигающих коллектора, при неизменном токе эмиттера. Дифференциальное сопротивление коллекторного перехода можно определить по формуле
. (1.25б)
Сопротивление re имеет величину порядка 106 Ом.
4. Коэффициент внутренней обратной связи по напряжению
μec = Ve/ Ic при Ie=const. (1.26а).
Наличие обратной связи по направлению от эмиттера к коллектору также является следствием модуляции базы. Изменение толщины база при изменении напряжения на коллекторе приводит к изменению концентрации дырок у эмиттерного перехода в базе при Ie=const, что эквивалентно изменению эмиттерного напряжения.
Величину μec можно оценить по формуле:
μec = - , (1.26б)
что при типичных значениях параметров дает μec10-4 В/А.
5. Напряжение, приложенное между базой и эмиттером Vbe падает на эмиттерном p-n-переходе и на объемном сопротивлении базы rb.
Vbe = Ve +Ib rb (1.27а)
Поскольку ток базы течет в направлении, перпендикулярном потоку дырок, то активное сопротивление определяется геометрическими размерами базы
rb = Kρb/W . (1.27б)
Здесь ρb – удельное сопротивление базы, K 0,1 – коэффициент, определяемый геометрией транзистора.
Из приведенных формул можно определить взаимосвязь между внутренними параметрами транзистора
2μecrк(-) = rэ (1.28)
1.1.8. Биполярный транзистор как четырехполюсник
При работе транзистора в активном режиме в случае усиления малого сигнала, когда его напряжение много меньше постоянных напряжений, действующих на электродах транзистора, его можно рассматривать как активный линейный четырехполюсник. На практике наиболее широкое распространение для описания биполярного транзистора, как четырехполюсника, получила система h-параметров. Согласно ей входное напряжение V1 и выходной ток I2 связаны с выходном напряжением V2 и входным током I1 следующий системой линейных уравнений.
V1 = h11I1 + h12V2 (1.29а)
I2 = h21I1 + h22V2 (1.29б)
Величины hik представляют собой дифференциальные параметры, характеризующие четырехполюсник в данной рабочей точке, заданной постоянными :токами и напряжениями. Они имеют следующий смысл:
h11 = V1/I1 |Vс = 0 – входное сопротивление четырехполюсника при коротком замыкании по переменной составляющей на выходе; h12 = V1/V2 |I1 = 0 – коэффициент обратной передачи напряжения при холостом ходе (по переменной составляющей) на входе; h21 = I2/I1 |V2 = 0 – коэффициент прямой передачи тока при коротком замыкании по переменной составляющей на выходе; h22 = I2/V2 |I1 = 0 – выходная проводимость при холостом ходе на входе.
Величины hik можно выразить параметры транзистора. На практике ограничиваются измерением параметров h21 и h22, значения которых различны в схемах с ОБ и с ОЭ:
а) для схемы с ОБ: h21α; h22 1/rc (1.30а)
б) для схемы с ОЭ: h21B0; h22 1/rc*, rc* = rc(1-α) (1.30б)
Параметр re рассчитывают обычно по формуле (1.24б). Зная величины re, rc и α, по формуле (1.28) можно рассчитать μec.