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

60257. Я здоровье берегу- сам себе я помогу 326 KB
  Будьте здоровы Учитель: Здоровье это бесценный дар который преподносит человеку природа. Но как часто мы растрачиваем этот дар попусту забывая что потерять здоровье легко а вот вернуть его очень и очень трудно.
60258. Новорічне свято 612 KB
  В умовах стрімкого сьогодення на вчителя покладається відповідальне завдання – виховувати всебічно розвинуту особистість. Особливо це важливо у молодшій школі, коли в дитини тільки формується вміння аналізувати...
60259. Забвению не подлежит 100 KB
  Цель: отбор примеров из произведений художественной литературы для сценария внеклассного интегрированного занятия и песен созданных во время войны или о войне. Столкновение российских патриотических и украинских националистических организаций...
60261. Слово давнє й сьогочасне 59 KB
  Мета: навчити учнів володіти рідною мовою виховувати повагу пошану до рідного слова відчувати свою приналежність до великого народу нації народності розвивати спостережливість навички виразного читання.
60262. Гра «Танграм» 40.5 KB
  Обладнання: мультимедійна дошка; проектор; презентація набори для гри у кількості учнів обо листи кольрової бумаги для їх виготовлення; два набори для гри в командах. План проведення заходу...
60264. МИ – УКРАЇНЦІ! 188.5 KB
  Мета: виховувати повагу до національних символів України; розвивати шанобливе ставлення до українських звичаїв та традицій; виховувати повагу до української мови; розвивати інтерес до історії України; виховувати почуття патріотизму, любові до рідної землі.