16206

Вопросы по компонентам ИС

Шпаргалка

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Вопросы по компонентам ИС. 1.Какова физическая структура резистора ИС Есть ли ограничения на их свойства Простейшим резистором ИМС является слой полупроводника изолированный от других элементов ИМС. Существует несколько способов изоляции самый распространенный и

Русский

2013-06-20

36.5 KB

1 чел.

Вопросы по компонентам ИС.

1.Какова физическая структура резистора ИС?

Есть ли ограничения на их свойства? Простейшим резистором ИМС является слой полупроводника, изолированный от других элементов ИМС. Существует несколько способов изоляции - самый распространенный из них заключается во введении дополнительного р-п перехода в подложку, окружающего (изолирующего) каждый элемент. Резисторы в полупроводниковых МС чаще формируются на основе базового слоя транзисторной структуры, хотя используются и эмиттерный, и коллекторный слои. Так как параметры перечисленных слоев (толщина, концентрация примесей и их распределение) выбираются, исходя из требований к транзисторам, то необходимое сопротивление можно обеспечить только изменением длины и ширины выбранного слоя. Достаточно просто удается получить резистивные участки с сопротивлением от единиц ом до 15 - 20 кОм. Точность выдерживания номинала невысока ( приблизительно 20%). Такие сопротивления могут работать на частотах, не превышающих 80 - 100 МГц. В пленочных МС возможно получение резисторов с номиналами 10 Ом - 1 МОм при точности 5 - 10%. Собственная индуктивность пленочных резисторов мала, и поэтому они могут работать на частотах, составляющих сотни мегагерц.

2. Какая из диодных структур будет иметь наименьшую паразитную емкость на подложку и почему?

3. Какие резисторы ИС имеют наилучшее быстродействие и почему?

Наилучшее быстродействие имеют резисторы в пленочных микросхемах. Это объясняется тем, что собственная индуктивность пленочных резисторов мала, и поэтому они могут работать на частотах, составляющих сотни мегагерц в отличие от обычных резисторов, которые работают на частотах до 100 мегагерц.

4. Какова эквивалентная схема диода ИС с изоляцией p-n переходом?

5. Каким образом изготавливают высокоомные резисторы ИС? Укажите их достоинства и недостатки.

Высокоомные диффузионные резисторы формируются на основе базового слоя транзисторной структуры (концентрация основных носителей заряда в базе значительно меньше, чем в эмиттере). К их недостаткам относится то, что они имеют невысокое быстродействие и главное - для достижения больших сопротивлений необходимо увеличивать площадь, занимаемую резистором. Наиболее высокоомные резисторы могут быть получены в гибридных и пленочных схемах. Они получаются за счет нанесения резистивного вещества на изолирующую подложку. Сопротивление такого резистора зависит от материала и толщины пленки и может достигать значений порядка 1 МОм.

6. Какова физическая структура конденсаторов ИС? Есть ли ограничения на их свойства?

В полупроводниковых ИМС, выполненных с использованием биполярных транзисторных структур, роль конденсаторов играют р-п переходы. Поскольку при их изготовлении необходимо провести хотя бы одну диффузионную операцию, конденсаторы на основе р-п переходов часто называют диффузионными. Такие конденсаторы основаны на использовании барьерной емкости обратно смещенного р-п перехода. Поскольку емкость диффузионного конденсатора зависит от приложенного напряжения, то он может выполнять роль как постоянной, так и переменной емкости (варикапа). Приближенное значение максимальной емкости диффузионного конденсатора составляет 500 пФ, максимально допустимое рабочее напряжение - 15 - 25 В. Конденсаторы с МДП-структурой - второй основной тип конденсаторов в полупроводниковых ИМС. Важным преимуществом МДП - конденсаторов по сравнению с диффузионными является то, что они работают при любой полярности напряжения. Максимальное значение их емкости достигает 300 пФ, максимально допустимое рабочее напряжение - 30 В. Следует отметить, что площадь подложки, занимаемая конденсатором в ИМС, значительно превышает площадь, занимаемую другими элементами. Поэтому всегда стремятся разрабатывать ИМС с минимальным количеством конденсаторов и с минимальными емкостями.

7. Какие достоинства и недостатки у низкоомных резисторов ИС? Как их изготавливают?

Низкоомные резисторы представляют собой тонкий слой полупроводника, создаваемый по планарной технологии методом диффузии примеси в островки подложки или эпитаксиального слоя, при одновременном формировании транзисторов в других островках. Сформированные таким образом резисторы называются диффузионными. От других элементов схемы и подложки их изолируют с помощью р-п переходов. Эмиттерные диффузные резисторы - низкоомные.

8. Сравнить конденсаторы МДП-типа и на p-n переходе.

В полупроводниковых ИМС, выполненных с использованием биполярных транзисторных структур, роль конденсаторов играют р-п переходы. Поскольку при их изготовлении необходимо провести хотя бы одну диффузионную операцию, конденсаторы на основе р-п переходов часто называют диффузионными. Такие конденсаторы основаны на использовании барьерной емкости обратно смещенного р-п перехода. Поскольку емкость диффузионного конденсатора зависит от приложенного напряжения, то он может выполнять роль как постоянной, так и переменной емкости (варикапа). Приближенное значение максимальной емкости диффузионного конденсатора составляет 500 пФ, максимально допустимое рабочее напряжение - 15 - 25 В. Конденсаторы с МДП-структурой - второй основной тип конденсаторов в полупроводниковых ИМС. Важным преимуществом МДП - конденсаторов по сравнению с диффузионными является то, что они работают при любой полярности напряжения. Максимальное значение их емкости достигает 300 пФ, максимально допустимое рабочее напряжение - 30 В.

9. Как формируют в ИС быстродействующие диоды? Охарактеризуйте их другие свойства.

С помощью планарной технологии можно одновременно с транзисторами формировать диоды любых типов. Однако в качестве диодов технологически выгоднее использовать транзисторные структуры. Существует 5 способов включения транзистора в качестве диода (они показаны на рисунке). Диоды на основе коллекторного перехода (б и д) имеют наибольшее обратное напряжение, диоды на основе эмиттерного перехода (а и г) - наибольшее быстродействие и наименьший обратный ток, а диоды на основе параллельного включения переходов (в) - наименьшее быстродействие и наибольший прямой ток. Структура диода (а) характерна для интегральных стабилитронов.

10. Каковы эквивалентные схемы резисторов и конденсаторов ИС?

Эквивалентная схема резистора Резисторы имеют паразитную емкость на подложку. Эквивалентные схемы конденсатора МДП на р-п переходе R1, R - сопротивления утечки C1 - паразитная емкость на подложку D - диод между р и эпитаксиальным слоем D1, D2 - паразитные диоды, образовавшиеся между эпитаксиальным слоем и подложкой.

11. Сколькими способами можно сформировать медленные диоды в ИС? Чем различаются между собой эти диоды?

а) б) в) Медленные диоды в ИС можно сформировать двумя способами: - диоды на основе коллекторного перехода (б и в) - диоды на основе параллельного включения переходов (а) Они отличаются тем, что диоды на основе коллекторного перехода имеют наибольшее обратное напряжение, диоды на основе параллельного включения - наибольший прямой ток.

12. Каковы особенности транзисторов ИС с изоляцией p-n переходом?

Метод изоляции р-п переходом позволяет создавать в исходной полупроводниковой пластине отдельные изолированные друг от друга области определенного типа проводимости. По этому методу на поверхность исходной кремниевой пластины р-типа осаждается эпитаксиальная пленка кремния п-типа. Затем поверхность окисляется и с помощью процессов фотолитографии вытравливается рисунок. Через окна в защитной пленке проводится диффузия примесей р-типа. Диффузионный процесс ведут до тех пор, пока глубина проникновения диффундирующей примеси будет больше толщины эпитаксиального слоя. В результате на пластинке образуются отдельные участки кремния п-типа, со всех сторон окруженные кремнием р-типа. Для того чтобы изолирующий р-п переход был всегда заперт, на подложку р-типа относительно п-участков подают отрицательный потенциал. Этот метод имеет ряд недостатков: относительно небольшое сопротивление изоляции, заметную емкость между изолируемыми элементами и увеличения площади схемы. Кроме того при изготовлении транзисторов может возникать паразитный транзистор противоположного типа проводимости.

13. Какие диоды ИС будут иметь наибольшее время восстановления обратного сопротивления? Приведите их структуру.

Наибольшее время восстановления обратного сопротивления будут иметь диоды с максимальным обратным напряжением и минимальным обратным током. Таким условиям удовлетворяют диоды изготовленные на основе коллекторного перехода. Их схемы показаны на рисунке.

14. Каковы особенности транзисторов ИС с диэлектрической изоляцией?

При создании схем с диэлектрической изоляцией в качестве исходного материала используют кремний п-типа, который окисляется и на нем образуется пленка SiO2. Затем в соответствии со схемой в пленке SiO2 вытравливают канавки. Далее поводится повторный процесс окисления с целью образования защитной пленки SiO2 на полученных ранее канавках. На полученную поверхность наращивают слой поликристаллического кремния собственной проводимости. В полученных изолированных областях методом диффузии или эпитаксиальным наращиванием формируют необходимые элементы схемы. Такой способ создания изоляции технологически дорог, но зато он значительно уменьшает ток утечки, собственные емкости между рабочими участками, увеличивает значение пробивного напряжения. Кроме того транзисторы с диэлектрической изоляцией могут работать на большей частоте.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

13708. Власть, лишенная авторитета, хуже, чем явное безвластие 15.83 KB
  Тема Власть лишенная авторитета хуже чем явное безвластие. В обществе где правит власть лишенная авторитета у народа правовое и демократическое государство существует только на бумаге. Как писал Оноре де Бальзак: Власть над которой глумятся близка к гибели. И в де...
13709. Демократия - это система,при которой у власти можно находиться лишь в результате конкурентной борьбы за мнение большинства 14.18 KB
  Демократия это системапри которой у власти можно находиться лишь в результате конкурентной борьбы за мнение большинстваКруглов.Демократия это форма правления которая существует с древнейших времен и означает власть народа то есть власть большинства.Поэтому поли
13710. Когда народ много знает, им трудно управлять 13.82 KB
  Когда народ много знает им трудно управлять Лао Цзы Высшая ценность в обществе постмодернизма быть свободным от политической системы быть индивидуальностью: свободно творить выражать свои мысли иметь отличное от всех мнение.Политическое сознание в годы советской в
13711. The 21st century has begun. What changes do you think this new century will bring? Use examples and details in your answer 2 KB
  The 21st century has begun. What changes do you think this new century will bring Use examples and details in your answer. Man through the ages has undergone many changes from the time when he depicted a herd of mammoths on the walls of his cave to these days when he can create beautiful pictures and even make coffee by use of computer technologies without leaving his favorite chair. The 20th century made huge steps in developing computer technologies and reached many goals that made o...
13712. Some people say that advertising encourages us to buy things we really do not need. Others say that advertisements tell us about new products that may improve our lives. Which viewpoint do you agree with? Use specific reasons and examples to support your 5.76 KB
  Some people say that advertising encourages us to buy things we really do not need. Others say that advertisements tell us about new products that may improve our lives. Which viewpoint do you agree with Use specific reasons and examples to support your answer. I think that everyone can divide all advertising products and services into useless ones and useful ones. It is like looking through an information desk when you pay attention to those messages that interest you. Take me for examp...
13713. Do you agree or disagree with the following statement? Advertising can tell you a lot about a country. Use specific reasons and examples to support your answer 1.84 KB
  Do you agree or disagree with the following statement Advertising can tell you a lot about a country. Use specific reasons and examples to support your answer. Every country has its own culture and traditions. There is no doubt that an advertising campaign conducted in Russia will not have the same affect here in the United States. Let us take for example advertisement of food and restaurants. A huge amount of fast food stands suggest their services for breakfast lunch di...
13714. A gift (such as a camera, a soccer ball, or an animal) can contribute to a child’s development. What gift would you give to help a child develop? Why? Use reasons and specific examples to support your choice 2.45 KB
  A gift such as a camera a soccer ball or an animal can contribute to a child’s development. What gift would you give to help a child develop Why Use reasons and specific examples to support your choice. People learn and develop throughout their entire lives. I think that in our modern world it is very essential to be familiar with computer technology. So if I had a chance to give a child a gift it would be a computer. I think that computers play an essential role in our lives and ...
13715. Would you prefer to live in a traditional house or in a modern apartment building? Use specific reasons and details to support your choice 2.25 KB
  Would you prefer to live in a traditional house or in a modern apartment building Use specific reasons and details to support your choice. If I was asked where I would I prefer to live in a traditional house or in a modern apartment building I think I would hesitate to answer. This question from my point of view is a controversial one. In the following paragraphs I will analyze both these options and present my view. From the one side living in a modern apartment building bri...
13716. If you could study a subject that you have never had the opportunity to study, what would you choose? Explain your choice, using specific reasons and details 1.8 KB
  If you could study a subject that you have never had the opportunity to study what would you choose Explain your choice using specific reasons and details. If I would have the opportunity to study a subject I do not know yet I would choose to study the outer space. I have a Bachelor degree in Management and I like to have the possibilities to work in this field. However I was always interested in the space exploration. I think it is a very interesting and challenging job to w...