3.2 Расчет конструктивных размеров и параметров планарных транзисторов

Расчет проведем для транзистора VT3, так как через него проходит максимальный ток.

Рисунок7.Структура биполярного транзистора

1. По заданному максимально допустимому напряжению U_кбmaxопределим пробивное напряжениеU_кб0= 1.2U_кбmax= 18 В.

По графику зависимости U_пр(N_дк) находим:

N_дк= 6 ∙ 10¹⁶см^-3

Рисунок 1. Зависимость пробивного напряжения от концентрации примесей на высокоомной стороне p-n перехода

Находим подвижность электронов и дырок по графику зависимости :

Рисунок 2.Зависимость подвижности электронов и дырок от концентрации примесей

Удельное сопротивление коллекторного перехода при T= 300Kрассчитываем по формуле:

2. Определяем характеристическую длину в распределении примесей акцепторов L_аи длину в распределении доноровL_д. Данные величины показывают, насколько резко спадает концентрация примесей в слое при приближении к переходу, и помогают более точно вычислить контактную разность потенциалов на переходе и длину ускоряющего участка дрейфа неосновных носителей заряда в базе транзистора:

Характеристическая длина доноров вблизи эмиттерного перехода может быть приближенно вычислена как:

3. Для расчёта ширины ОПЗ на коллекторном и эмиттерном переходах предварительно вычисляем вспомогательный потенциал:

Контактную разность потенциалов на коллекторном переходе:

φ_T– тепловой потенциал приблизительно равный 0.026 В приТ=300K.

n_i– концентрация собственных носителей заряда в кремнии.n_i=

Контактная разность потенциалов эмиттерного перехода:

4. Рассчитываем ширину ОПЗ в областях базы и коллектора:

5. Выбираем ширину технологической базы с учетом выполнения условия ω_б0х_кб. Пусть ω_б0=см.

6. Выбираем ширину технологического коллектора с учетом выполнения условия ω_к0х_кк. Пусть ω_к0=см.

Полная толщина коллекторного слоя см

7. Определяем концентрацию акцепторов на эмиттерном переходе.

8. В результате высокой степени легирования эмиттера область объемного заряда на эмиттерном переходе будет сосредоточена в базе.

9. Корректируем ширину базы:

10. Определим площадь донной части коллекторного перехода (с учетом предполагаемой емкости перехода 100 пФ):

где С_k0– емкость донной части коллекторного перехода.

Площадь эмиттера можно определить, исходя из критической плотности тока эмиттера J_экр, при которой коллекторный переход находится при нулевом смещении, когда транзистор ещё не вошёл в режим насыщения:

Где

Минимальное напряжение на участке эмиттер-коллектор транзистора рассчитывается по максимальной мощности на p-nпереходеР_кmaxи максимальному току коллектораI_кmax.

Примем площадь эмитера равной 15 мкм.

Размеры остальных областей транзистора, а также его общая площадь могут быть определены, исходя из известных площади эмиттера Sэ, минимальной ширины контактов, минимального расстояния между контактами и других конструктивно-технологических ограничений, принятых для данной технологии изготовления полупроводниковой ИМС.

Таблица 2 - Основные топологические зазоры и размеры.

Наименование зазора, размера	Размер(зазор),мкм
Скрытый – разделение	15
Разделение - коллектор п-р-п	18
Коллектор - база р-п-р	6
Р-база - база (резистор)	12
Р-база - N-коллектор	8
Р-база – эмиттер	6
Р-база – контакт	6
Эмиттер – контакт	6
Эмиттер - контакт рядом	15
Металл – контакт	7
Металл – металл	4
Разделение мин.	7
Металл мин.	14
Контакт мин.	4
Резистор базовый	6