5. Охарактеризуйте имс по степени интеграции и по функциональному признаку.

По степени интеграции

Количественный показатель сложности ИС - степень интеграции.

По ГОСТ 17021-81: К' = lgN, где N - число элементов и компонентов; степень интеграции К получается путём округления до ближайшего целого К = [К'] (N=300, К=3).

6. Дайте определение различным типам микросхем (полупроводниковая, гибридная, совмещенная).

1. Полупроводниковые (твердотельные) ИС все элементы и ме- жэлементные соединения выполнены в объёме или на поверхности полупро­водниковой подложки.

а) биполярные;

б) МОП (металл-оксид-полупроводник);

в) БИМОП (сочетание а) и б)).

2. Плёночные ИС - элементы, которых выполнены в виде разного рода плёнок, нанесённых на поверхность диэлектрической подложки. В зави­симости от способа нанесения плёнок и связанной с ним толщиной различают:

а) тонкоплёночные ИС (толщина плёнок до 1-2 мкм);

б) толстоплёночные ИС (толщина плёнок от 10-20 мкм и выше).

Никакая комбинация напылённых плёнок не позволяет получить ак­тивные элементы типа транзисторов. Плёночные ИС содержат только пас­сивные компоненты (резисторы, конденсаторы и т.д.) и функции их крайне ограничены.

3. Гибридные ИС (микросборки) представляют собой комбинацию плёночных пассивных элементов, простых и сложных активных компонентов (в том числе в виде кристаллов), расположенных на общей подложке.

Силовые микросборки - для миниатюризации электронных преобразо­вательных устройств (например IGBT модули).

4. Совмещённые ИС - активные элементы выполнены в объёме и на поверхности полупроводникового кристалла, а пассивные нанесены в виде плёнок на предварительно изолированную поверхность того же кристалла.

Полупроводниковые ИС имеют высокую надёжность « надёжности одиночного транзистора и сравнительно невысокую стоимость.

Гибридные ИС имеют существенно меньшую плотность упаковки и дороже.

8. Каким образом геометрические параметры полупроводниковых структур сказываются на электрофизические?

Резисторы

Для расчета резистора необходимо иметь следующие исходные данные: заданное в принципиальной электрической схеме номинальное значение сопротивления R и допуск на него ∆R поверхностное сопротивление легированного слоя ρS, на основе которого формируется резистор; среднее значение мощности Р и максимально допустимая удельная мощность рассеяния Р0; основные технологические и конструктивные ограничения.

Топология резисторов различных конструкций

Полная относительная погрешность сопротивления диффузионного резистора определяется выражением:

;

,

где – коэффициент формы резистора; – относительная погрешность коэффициента формы резистора; – относительная погрешность воспроизведения удельного поверхностного сопротивления легированного слоя, для типовых технологических процессов = 0,05…0,1; – температурный коэффициент сопротивления резистора; – температурная погрешность сопротивления.

Конденсаторы

Для расчета конденсаторов требуются следующие исходные данные: необходимое значение емкости C и допуск на нее ∆C; рабочее напряжение U, В; интервал рабочих температур ∆T, °С; рабочая частота f, Гц; основные технологические и конструктивные ограничения. При расчете необходимо выбрать тип и конструкцию конденсатора, определить его геометрические размеры и занимаемую площадь. В большинстве случаев используется конденсатор на основе коллекторного перехода.

Емкость диффузионного конденсатора прямоугольной формы на основе обратно смещенного р-n-перехода

,

где С₀ и С_0б – удельные емкости донной и боковых частей р-n-пе-рехода; а, b и x_j – геометрические размеры р-n-перехода.

Соотношение слагаемых зависит от отношения a/b. Оптималь­ным является отношение а/b = 1, при этом доля «боковой» емкости оказывается минимальной.

Важным параметром конденсатора является его добротность. Упрощенно ее можно определить из выражения

,

где f — рабочая частота; С – емкость конденсатора; R — сопро­тивление, включенное последовательно с обкладками конденсатора.