Диффузионные, ионно-инжекционные и тонкопленочные резисторы

Резисторы биполярных ИМС обычно изготовляют на основе эмиттерной или базовой диффузионных областей транзисторной структуры. При использовании эмиттерного n+ слоя резистор размещается в изолированной n+ области.

Нормальная работа резисторной области обеспечивается подачей отрицательного (запирающего) смещения на p-n-p перехода, ограничивающего резисторные слои. При использовании эмиттерной диффузии закрытое состояние обеспечивает автоматизацию, так как на изолированную p+ область всегда подается максимальный отрицательный потенциал.

Наибольшее распространение получили резисторы на основе базовой диффузионной проводимости в коллекторной n-области. Для нормальной работы резистора необходимо подать запирающее напряжение (Uз(+)). Превышающее положительное напряжение на клеммах резистора. Сопротивление резистора рассчитывается обычно по формуле:

R= ρ_v * l/s= ρ_v * l/bd , где

ρ_v – объем удельного сопротивления

l – длина резистора

b – ширина резистора

d – толщина резистора

Для диффузионного резистора эта формула неудобна, так как "ρ_v"зависит от координаты, а "d" нуждается в дополнительном расчете или измерении, в том числе с использованием разрушительных методов, поэтому формула преобразуется таким образом: R = ρ_v/d * l/s=ρ_s * k_ф , где

ρ_s = ρ_v/d – удельная поверхность сопротивления

k_ф = l/b – коэффициент формы

ρ_s = R * b/l , причем если b=l, то ρ_s = R.

Удельная поверхность сопротивления задается технологией и контролируется по изготовленным микросхемам. Длина и ширина резистора измеряются визуальными методами на поверхности кристалла, так как эмиттерный n+ слой имеет ρ_s =2-15 Ом/квадрат, а базовый слой имеет ρ_s = 100-300 Ом/квадрат.

b= 10 микрон

l= 1-5 мм (размер кристалла)

k_ф= 10-100

R_диф= 20 Ом - 30 кОм

R_дифmin= 3-5 Ом

R_дифmax= 50 кОм

Пинч-резистор (ограничивать, зажимать) – высокоомный резистор, до 300 Ом, но есть большой недостаток – у него разброс 50%.

Диффузионные и мдп конденсаторы (металл-диэлектрик-полупроводник)

Диод обладает емкостью, которую можно подключить параллельно к p-n переходу. Эту емкость делят на 2 составляющие:

1. барьерная, отражающая перераспределение заряда в переходе

2. диффузионная, отражающая перераспределение в базе

Соотношение обеих емкостей различно при разных полярных приложенных напряжений. При прямом напряжении главную роль играют избыточные заряды в базе и диффузионная емкость. При обратном напряжении – заряды в базе малы и главную роль играет барьерная емкость. Обе емкости не линейны. Диффузионная емкость зависит от прямого тока. Барьерная – от обратного напряжения. Учитывая небольшую нелинейность, как параметр используют барьерную емкость.

Диффузионный конденсатор в биполярных полупроводниковых схемах – это обратно смещенные p-n переходы. В качестве конденсатора может использоваться любой p-n переход n-p-n транзистора.

Емкость конденсатора: С = Сдон + Сбок = Соаb + Соб (а+b) * d , где

Со, Соб – удельные емкости донной и боковой частей p-n перехода

a, b, d – геометрические размеры p-n перехода

С = Со* а²

Смах = (0,2 ÷ 0,25) * Со * Sкр , где Sкр – площадь кристалла

Если Sкр = 2-9 мм² , Со = 150 пФ/мм² , то Смах = 50-300 пФ

Недостаток этой емкости: необходимость только обратной полярности.

В МДП конденсаторе над эмиттерным слоем n+ с помощью технологических процессов выращивается слой тонкого окисла. Для осуществления металлической разводки на этот самый слой напыляется аллюминивая верхняя обкладка конденсатора; нижняя – n+ слой.