19) Поясніть як залежить ємність інтегрального дифузійного конденсатора від концентрацій домішок в шарах-обкладках та від напруги, прикладеної до такого конденсатора;

Розглянемо формулу: , де C₀ – питома ємність, К – коефіцієнт, залежний від легування ( для ступінчатого = ½, для лінійного 1/3 ), U – зворотня напруга прикладена до конденсатора. Як бачимо звязок між питомим опором та прикладеною напругою має обернений характер. Це пояснюється тим що чим більшу напруги ми прикладаємо, тим ширшим стає p-n перехід, а з формули плоского конденсатора, чим більша вістань між обкладками тим менша ємність. Збільшення ж концентрації домішки в напівпровіднику звужує p-n перехід, що забезпечує підвищення ємності.

20) Напишіть та поясніть формулу розрахунку ємності інтегрального дифузійного конденсатора;

C=C_0*a*b+2*C_бок*(a+b)*х_j, де С₀ – питома ємність донної частини переходу, C_бок - питома ємність бокових стінок переходу, х_j - глибина заляганя p-n перходу, a, b – довжина та ширина донної частини переходу.

21) Напишіть та поясніть формулу розрахунку ємності інтегрального мдн конденсатора;

, де С – ємність конденсатора, Ɛ – діелектрична проникність нашого використовуваного діелектрика, Ɛ₀ – діелектрична стала (8,85*10^-12 Ф/м), d – товщина нарощеного діелектрика, S=a*b – площа обкладки діелектрика ( площа діелектрика, яка бере участь в утворенні конденсатора), a,b – фактичні розміри обкладки конденсатора.

22) Поясніть від чого залежить пробивна напруга інтегрального дифузійного та мдн конденсаторів. Поясніть чому на інтегральні дифузійні конденсатори потрібно подавати зворотне зміщення;

Пробивна напруга ДК залежить від ступеню легування та концентрації домішок в напівпровіднику. Найбільшу ємність має емітер ний перехід , так як він створений шарами з з найвищою концентраціє ю домішок, а отже і товщина p-n переходу в його найменша. Прочуваючись до підложки, за рахунок розширення переходу пробивна напруга збільшується. Пробивна напруга МДН конденсаторів розраховується за формулою: U_пр = E_пр*d, де U_пр – напруга пробою діелектрика, Е_пр – електрична міцність діелектрика( для SiO₂ = 10⁷ В/см), d – товщина діелектрика. В нітриду кремнію показник електричної міцності більший тому він більше підходить для створення МДН конденсаторів. При використані нітриду кремнію можна зменшити товщину діелектрика в конденсаторі, що матиме добрі наслідки для ємності. Для роботи ДК потрібно подавати зворотнє зміщення тому, що в принципі дії ДК використовується бар’єрна ємність p-n переходу. В цьому випадку ємність p-n перхіду можна уподібнити ємності плоского конденсатора, обкладками якого є межі шару об’ємного заряду. Розглянемо формули бар’єрної ємності для несиметричного та плавного p-n переходу:

, для несиметричного та , для лінійного розподілу домішок. Ці формули досить точні в разі зворотнього зміщення але не придатні до використання за прямого зміщення.

23 ) Чому по мірі просування від емітерної області до колекторної, питома ємність дифузійних конденсаторів зменшується, а пробивна напруга збільшується?

Пробивна напруга ДК залежить від ступеню легування та концентрації домішок в напівпровіднику. Найбільшу ємність має емітер ний перехід , так як він створений шарами з з найвищою концентрацією домішок, а отже і товщина p-n переходу в його найменша. З формули плоского конденсатора знаєм що чим менша відстань між обкладками конденсатора ти більшою буде ємність. У випадку ДК відстанню між обкладками і буде товщина p-n переходу. Проте зменшуючи ширину переходу ми зменшуєм і пробивну напругу цього переходу. Тому в емітерного переходу вона найменша.Просуваючись до підложки маєм менш легований домішками напівпровідник, звідси меншу питому ємність, а також розширення p-n переходу та збільшення пробивної напруги.

24) Намалюйте в розрізі та в плані інтегральний дифузійний конденсатор. Поясніть його конструкцію.

25) Намалюйте в розрізі та в плані інтегральний МДН конденсатор. Поясніть його конструкцію.

26.Намалюйте та поясніть графіки розподілу звичайних та ефективних концентрацій домішок в шарах транзистора в залежності від глибини.

N – концентрация

Nдэ – конц. донорв в эмиттере

Nаб – конц. акцепторов в базе

Nдк – конц. доноров в коллекторе

Nдс+ - конц. доноров высоколегированного слоя

Х – глубина транзистора

Хэ0 – переход эмиттер-база

Хк0 – переход коллектор-база

27) Намалюйте інтегральний n-p-n транзистор в розрізі і в плані. Поясніть елементи його структури. Чому n-p-n транзистори використовуються більш широко ніж їх p-n-p аналоги?

n-p-n транзистор обладает лучшими характеристиками, чем транзистор типа p-n-p, а технология его изготовления более проста. В качестве неосновных носителей заряда в базе здесь выступают электроны, подвижность которых в три раза больше, чем у дырок. Следовательно, схемы на n-p-n-транзисторах при всех прочих равных условиях являются намного более быстродействующими, чем p-n-p.

Конструкция биполярного транзистора: 1-эмиттер; 2-база; 3- коллектор; 4-скрытый слой; 5-приконтактная область коллектора; w_{б – толщина базы.}