Смекни!
smekni.com
Промышленность и производство

Математическое моделирование технологического процесса изготовления ТТЛ-инвертора (стр. 2 из 3)

. (7)

Таким образом время разгонки при базовой диффузии с учётом влияния эмиттерной диффузии t2=53мин 44сек.. В таблице 2 представлены все основные параметры диффузионных процессов.

Таблица 2 – Параметры диффузионных процессов

Параметр Эмиттерная диффузия Базовая диффузия
Загонка Разгонка
Dt,
D,
t 98мин 33с 15мин 48с 53мин 44с*

* - время разгонки, представленное в таблице, уже с учётом эмиттерной диффузии

Совмещённое распределение примесей определяется выражением:


(8)

где

,
,
- концентрации эмиттерной, базовой и коллекторной областей соответственно, в данной точке.

График совмещённого распределения примесей представлен на рисунке 2.


Таблица 3-Распределение примесей в транзисторной структуре

Глубина залегания примеси Распределение примеси в эмиттере Распределение примеси в базе Суммарное распределение
x, см N(x), см -3 N(x), см -3 N(x), см -3
0 1,6ּ10 21 2ּ10 18 1,59ּ10 21
4ּ10 –6 1,17ּ10 21 1,98ּ10 18 1,17ּ10 21
8ּ10 –6 7,81ּ10 20 1,94ּ10 18 7,79ּ10 20
1,2ּ10 –5 4,83ּ10 20 1,86ּ10 18 4,81ּ10 20
2,8ּ10 –5 2,59ּ10 19 1,36ּ10 18 2,45ּ10 19
3,2ּ10 –5 9,13ּ10 18 1,21ּ10 18 7,98ּ10 18
3,6ּ10 –5 3,13ּ10 18 1,06ּ10 18 2,05ּ10 18
4,8ּ10 –5 6,47ּ10 17 6,32ּ10 17
5,6ּ10 -5 4,31ּ10 17 4,16ּ10 17
6,4ּ10 –5 2,69ּ10 17 2,54ּ10 17
7,2ּ10 –5 1,58ּ10 17 1,43ּ10 17
8ּ10 –5 8,73ּ10 16 7,23ּ10 16
8,8ּ10 –5 4,52ּ10 16 3,02ּ10 16
9,6ּ10 –5 2,02ּ10 16 7,02ּ10 15
1,05ּ10 –4 9,08ּ10 15 5,91ּ10 15
1,1ּ10 –4 5,37ּ1015 9,62ּ10 15
1,15ּ10 –4 3,09ּ10 15 1,19ּ10 16
1,2ּ10 –4 1,74ּ10 15 1,33ּ10 16
1,3ּ10 –4 5,13ּ10 14 1,44ּ10 16
1,4ּ10 -4 1,36ּ10 14 1,48ּ10 16
1,5ּ10 –4 3,31ּ10 13 1,49ּ10 16

1- Распределение мышьяка в эмиттерной области после диффузии;

2- Распределение бора в базовой области после диффукзии;

3- Концентрация примеси в коллекторе

Рисунок 1-Профиль распределения примесей в эмиттере и базе

Рисунок 2- Суммарное распределение примесей эмиттера и базы

2 Расчет слоевых сопротивлений биполярного транзистора

Слоевые сопротивления для базовой и эмиттерной областей рассчитываем по следующей формуле:

, (9)

где q = 1.6ּ10 -19 Кл – заряд электрона;

N(x,t) – распределение примеси в данной области транзисторной структуры;

μ(N(x,t)) – зависимость подвижности от концентрации примеси.

Зависимость подвижности от концентрации примеси определяется по формулам:


(10)


(11)

Таким образом, слоевое сопротивление эмиттера рассчитываем по формуле:

, (12)

где NЭМ(x,t) – распределение примеси в эмиттере рассчитанное по формуле 5.

Теперь произведём расчёт слоевого сопротивления базы по формуле:

, (13)

где NБАЗ(x,t) – распределение бора в базовой области рассчитанное по формуле 1.

Для расчёта слоевых сопротивлений воспользуемся пакетом программ Mathcad 5.0 Plus, в результате расчёта получили следующие значения слоевых сопротивлений:

= 7.16 Ом/кв;

= 795 Ом/кв.

Произведём также расчёт слоевых сопротивлений для двух крайних значений, определённых с точностью поддержания температур при легировании области эмиттера Т=±1,5°С. В результате расчётов получим следующие значения слоевых сопротивлений:

при Т = 1101,5°С

= 6.07 Ом/кв.

при Т = 1098,5°С

= 7.37 Ом/кв.

Затем с помощью программы Biptran рассчитаем параметры моделей транзисторов при номинальной температуре и для двух крайних значений, определённых с точностью поддержания температур при легировании области эмиттера Т=±1,5°С.

В результате расчётов получаем следующие модели транзисторов (см. Приложение ).

3 Расчет основных параметров инвертора

Схема инвертора представлена на рисунке 3.

Рисунок 3-Схема инвертора

В данной курсовой работе необходимо определить следующие параметры инвертора:

· напряжение логических уровней;

· пороговое напряжение;

· времена задержки;

· помехоустойчивость схемы;

· среднюю потребляемую мощность.

Прежде чем приступить к расчету основных параметров инвертора, учтем влияние технологического процесса на номиналы резисторов. В данной работе мы будем выполнять высокоомные резисторы на основе базового слоя, а низкоомные на основе эмиттерного слоя, то естественно, что изменение температуры будет сказываться на номиналах резисторов.

Это связано с тем, как было описано выше, слоевое сопротивление изменяется с изменением температуры. Учитывая все выше сказанное и выражение:

,

где: l,b – геометрические размеры резисторов.

Тогда:

,

где: R’ – сопротивление с учетом температуры.

Таблица 4 – Сопротивления резисторов при различных температурах

R, Ом Т=1100 0С Т=1101,5 0С Т=1098,5 0С
R1 20ּ103 19.8ּ103 20.20ּ103
R2 1.5ּ103 1.48ּ103 1.51ּ103
R3 8ּ103 7.98ּ103 8.08ּ103
R4 120 101.7 123.52
R5 3ּ103 2.97ּ103 3.03ּ103

При сравнении номиналов резисторов можно сделать вывод, что при увеличении температуры номиналы резисторов уменьшаются, а при уменбшении-увеличиваются.

Напряжение логических уровней определяем по передаточной характеристики ТТЛШ – инвентора, построенной при помощи пакета программ Pspice, которая представленаа в Приложении .

Напряжения логических нулей равны:

U° =B;

U' =B.

Для того, чтобы найти пороговое напряжения необходимо продифференцировать

, тогда в соответствии с Приложением :

U°пор = 0.5B,

U'пор = 1.73B.

Зная напряжения логических уровней и пороговые напряжения, можно определить помехоустойчивость схемы:

Uпом = min(U0пом,U1пом)

U0пом = U0пор – U0

U1пом = U1 – U1пор

U0пом = В

U1пом

Uпом = В

Время задержки легко определить, сравнением входного и выходного импульсов (Приложение ) = В


Средняя потребляемая мощность определяется из графика в Приложении 10:


Таким образом, получим потребляемую мощность:

 
назад
читать дальше
1
2
3
НАПИШИТЕ НАМ
Copyright © Smekni.com. All rigths reserved.