5. Резисторы

С оздание резистивного элемента в ИС основано на использовании удельного сопротивления определённого объёма кремния. Структура диффузионного резистора приведена на рис.11.

Рис.11. Структура диффузионных резисторов: а) резистор на базовом

диффузионном слое; б) резистор на эмиттерном диффузионном слое;

в) канальный резистор, ограниченный сверху эмиттерным переходом

Диффузионные резисторы изготавливают одновременно с другими элементами ИС, при этом в качестве резистивного слоя обычно используют базовый диффузионный слой, поверхностное сопротивление которого зависит от технологического процесса и изменяется от 100 до 300 Ом/. Диапазон номиналов резисторов реализуется в пределах от десятков Ом до 40 кОм. Для резисторов с номиналом от единиц до нескольких десятков Ом целесообразно использовать эмиттерный диффузионный слой. Поверхностное сопротивление эмиттерного диффузионного слоя в зависимости от технологического процесса может изменяться от 2 до 20 Ом/.

Для резисторов с номиналом порядка нескольких десятков кОм в качестве резистивного слоя рекомендуется использовать базовый диффузионный слой под эмиттерным диффузионным слоем. Поверхностное сопротивление этого слоя 200-1000 Ом/; точность воспроизведения величины поверхностного сопротивления этого слоя (10-15)%.На рис. 12 приведена конфигурация диффузионных резисторов. Конфигурации а) и б) рекомендуется применять в качестве высокоомных резисторов (диапазон номиналов 1 – 10 кОм), если не требуется высокая точность номинала. Конфигурация г) применяется для низкоомных резисторов (диапазон номиналов от 50 до 200 Ом), при этом ширина резистора боль длины. Конфигурация в) применяется для резисторов с номинальной величиной сопротивления от 200 Ом до 1 кОм.

Величина сопротивления диффузионного резистора изменяется с изменением температуры вследствие температурной зависимости удельного сопротивления. Температурный коэффициент сопротивления резистора уменьшается с уменьшением величины удельного сопротивления. В связи с этим для диффузионных резисторов целесообразно использовать высоколегированные д иффузионные слои.

Рис.12. Конфигурация диффузионных резисторов

Неотъемлемой частью диффузионного резистора является распределённая ёмкость (рис. 13). Величина распределённой ёмкости лежит в пределах 2- 10 пф для типичных структур. Эта ёмкость должна приниматься во внимание при работе схемы на частотах более 10 МГц.

Рис.13.Эквивалентная схема диффузионного резистора

Помимо распределённой ёмкости в эквивалентную схему входят паразитный p-n-p транзистор. Для предотвращения паразитного эффекта в ответственных случаях n-слой присоединяется к наибольшему положительному потенциалу схемы для смещения перехода эмиттер-база паразитного транзистора в обратном направлении. Диффузионные резисторы имеют ограниченную мощность рассеивания, так как чрезмерный нагрев может привести к нелинейности вольтамперных характеристик. Мощность, рассеиваемая резистором, зависит от качества теплоотвода.

При изоляции p-n переходом максимальное напряжение на резисторе ограничено напряжением пробоя изолирующего перехода. Если изолирующий переход дополнительно смещён в обратном направлении, то максимальное напряжение на резистор должно быть уменьшено на величину смещения изолирующего перехода.