Расчёт интегральной микросхемы (стр. 2 из 5)

11.

=32 В.

12.Емкость перехода база-эмиттер

=15 пФ.

13.Емкость перехода база-коллектор

=0,26 пФ.

14.Время заряда емкости эмиттерного p-n перехода

= с.

15.Время переноса носителей через активную базу транзистора

= с.

16.Время пролета носителей заряда через ОПЗ коллекторного перехода

= с.

17.Время заряда емкости коллекторного p-n перехода

= с.

18.Удельная емкость

= .

19. Удельная емкость

= .

Остальные элементы (резисторы, конденсаторы) выполняются на основе областей биполярного транзистора. Выполним соответствующие расчеты.

Расчет резисторов

Исходными данными для расчета геометрических размеров интегральных полупроводниковых резисторов являются: заданное в принципиальной электрической схеме номинальное значение сопротивления R и допуск на него

, поверхностное сопротивление легированного слоя , на основе которого формируется резистор, среднее значение мощности

P и максимально допустимая удельная мощность рассеяния

( =8 для диффузионных и имплантированных резисторов [2]), основные технологические и конструктивные ограничения.

R1=3 кОм

15%

Так как данный резистор имеет сопротивление не более 10 кОм и не менее 1 кОм, то в качестве конструкции используем диффузионные резисторы на основе базовой области (

=480 ). Конфигурация данного резистора изображена на рисунке 3.1.

Рис.3.1. Конфигурация диффузионных резисторов R1

Минимальную ширину резистора, при которой обеспечивается заданная погрешность, определяют из выражения:

0,331, (2.1)

где Db и Dl - погрешности ширины и длины, обусловленные технологическими процессами. Для типовых процессов (Dl=Db=0.1 мкм).

0,35, (2.2)

где

- погрешность воспроизведения удельного поверхностного сопротивления, для типовых процессов его выбирают в пределах 0,05¸0,1.

Теперь найдем минимальную ширину резистора

, определяемую из максимально допустимой мощности рассеяния

. (2.3)

=7,3 мкм.

Для составления чертежа топологии необходимо выбрать шаг координатной сетки. Выбираем 1:500. Затем определяют промежуточное значение ширины резистора:

, (2.4)

где

- погрешность растравливания окон ( =0,2¸0,5 мкм);

- погрешность ухода диффузионного слоя под маскирующий окисел ( » 60% базового и 80% эмиттерного слоёв).

_пром=7,3-2×(0,5+1,8)=2,7 мкм

Реальная ширина резистора на кристалле:

(2.5)

где

_топ – топологическая ширина резистора.

Отсюда

=9,6.

Расчётную длину резистора определяют по формуле:

(2.6)

где n₁ – число контактных площадок резистора (n=2);

k₁ – поправочный коэффициент, определяемый по номограмме (k₁=0,5).

Тогда имеем

=50,4 мкм.

Затем рассчитывают промежуточное значение длины:

(2.7)

Реальная длина резистора на кристалле:

(2.8)

Аналогично рассчитываем резисторы R2, R3, R4, R6. Полученные данные заносим в таблицу 3.1.

Таблица 3.1

	Номин., кОм	Откл., %	Мощность, мВт	,	Коэф. формы	, мкм	, мкм	топ, мкм	, мкм	, мкм	топ, мкм
R1	3	15	1.5	480	6,25	0,331	7,3	5	9,6	50,4	55
R2	9	15	1	480	18,75	0,3	3,4	5	9,6	168,4	173
R3	5	15	2	480	10,4	0,313	6,5	5	9,6	90,4	95
R4	2,1	15	1.5	480	4,37	0,351	8,7	5	9,6	32,4	37
R5	3	15	1.5	480	6,25	0,331	7,3	5	9,6	50,4	55
R6	1,2	15	1.5	480	2,5	0,4	11,5	7	11,6	17,4	22

Расчет конденсатора

Выбор конструкции конденсатора определяется значениями допустимого рабочего напряжения

и номинальной емкости . Напряжение ограничено величиной напряжения пробоя p-n-перехода. Напряжения пробоя p-n-перехода коллектор – база и эмиттер – база рассчитывались ранее при проектировании биполярного транзистора и имеют следующие значения: =116 В, =6,78 В. И то и другое пробивное напряжение обеспечивает заданное . Удельную емкость p-n-перехода коллектор – база и эмиттер – база при нулевом смещении на нем ( =0В, =0В) также рассчитывались при проектировании биполярного транзистора и имеют следующие значения: =9,69*10^-9 Ф/см², =1.06*10^-7 Ф/см². Таким образом целесообразно выбрать удельную емкость, которая в наилучшей степени обеспечивает площадь конденсатора, соизмеримую с площадью, занимаемой транзистором, то есть выбираем конденсаторы на основе p-n-перехода эмиттер – база.