70

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Московский государственный институт электроники и математики

(Технический университет)

Кафедра электроники и электротехники

Рябов Никита Иванович

МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ К ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОГО ПРОЕКТА ПО ДИСЦИПЛИНЕ

“ ЭЛЕКТРОНИКА И ЭЛЕКТРОТЕХНИКА ”

Москва 2009

Содержание

1. Элементы ПИМС

1.1. Биполярные транзисторы

Типичные конструкции маломощных планарных биполярных транзисторов (при величине минимального размера min=3мкм) показаны на рис.1 и рис.2. Вертикальная структура транзистора (рис. 1) характеризуется более высокими усилительными параметрами и быстродействием по сравнению с горизонтальной. Однако реализовать вертикальную конструкцию p-n-p транзистора совместно с n-p-n транзистором технологически сложно.

Далее мы рассмотрим методику конструирования и расчета дрейфового планарного n-p-n транзистора. Исходными данными являются параметры отработанного технологического процесса изготовления ПИМС и электрофизические параметры используемых материалов.

Таблица 1. Исходные данные - физические константы, параметры полупроводника и диффузионных слоев

Параметр	Описание
xjк=1…3	Глубина залегания p-n перехода база-коллектор, мкм
xjэ=0.5…2.5	Глубина залегания эмиттерного p-n перехода, мкм
wБ=xjк-xjэ	Толщина активной базы, мкм
wэпи=5…12	Толщина эпитаксиального слоя, мкм
xjn=5…15	Толщина скрытого n+ слоя, мкм
NДЭ(0)=(2…10)1020	Концентрация донорной примеси в эмиттерной области: на поверхности, см-3
NДЭ(xjэ)=(1…10)1017	Концентрация донорной примеси в эмиттерной области: у эмиттерного перехода, см-3
NАБ(0)=(5…10)1018	Поверхностная концентрация акцепторов в базе, см-3
NДК(0)=(0.5…10)1016	Концентрация донорной примеси в эпитаксиальной пленке коллектора, см-3
эпи=0.1…1	Удельное объемное сопротивление коллекторной области, Омсм
БА=(1…10)103	Удельное поверхностное сопротивление активной области базы (под эмиттером), Ом/□
БП=100…300	Удельное поверхностное сопротивление пассивной области базы (вне эмиттера), Ом/□
LpЭ5	Диффузионная длина дырок в эмиттере, мкм
LnБ5	Диффузионная длина электронов в базе, мкм
LpК5	Диффузионная длина дырок в коллекторе, мкм
DpЭ	Коэффициент диффузии дырок в эмиттере, см2/с
DnБ	Коэффициент диффузии электронов в базе, см2/с
DpК	Коэффициент диффузии дырок в коллекторе, см2/с
ni=1.51010 (Si) ni=1.5106 (GaAs)	Концентрация носителей зарядов в собственном полупроводнике, см-3
=12 (Si), =3.8 (SiO2), =11 (GaAs)	Относительная диэлектрическая проницаемость полупроводника, диэлектрика
q=1.610-19	заряд электрона, Кл
n≈800...1400 (Si)	Подвижность электронов, см2/(Вс)
p≈400...700 (Si)	Подвижность дырок, см2/(Вс)

Связь коэффициента диффузии и подвижности:

D=_T, _T =0.025 В.

Рис 1. Конструкция и условное обозначение биполярного n-p-n транзистора. Минимальный топологический размер 3 мкм.

Рис 2. Конструкция и условное обозначение биполярного p-n-p транзистора. Минимальный топологический размер 3 мкм.

Последующий расчет схем будет делаться с помощью программы PSpice. В данной программе используются 2 модели биполярного транзистора: модель Гуммеля-Пуна и передаточная модель Эберса-Молла, которой мы и воспользуемся.

Рис 3. Передаточная модель Эберса-Молла для n-p-n транзистора