46. Международные стандарты по управлению качеством.

В стандартах ИСО 9000 обобщен накопленный в мировой практике опыт организации работ по качеству путем создания эффективных систем качества.

Рекомендации стандартов ИСО 9000 также используются как крите­рии для оценки систем качества при их сертификации и при заключении контрактов, когда заказчики проверяют возмож­ности поставщиков обеспечить стабильность требуемого каче­ства продукции.

Разработчик стандартов ИСО — это всемирная фе­дерация национальных органов по стандартизации (комите­тов-членов ИСО).

Основная цель ИСО — международная координация ра­бот по стандартизации и унификация промышленных стан­дартов.

В сферу деятельности ИСО входят все области стандарти­зации, за исключением электротехники и электроники.

Появление стандартов ИСО 9000 явилось логическим ре­зультатом развития управления качеством. Как уже было от­мечено, в процессе его развития можно проследить следую­щие этапы:

1. Зарождение и развитие отдельных элементов управле­ния качеством в общем процессе управления.

2. Интеграция отдельных элементов и переход к комп­лексному управлению качеством, выделение его в самостоятельное направление работ в рамках управления всем пред­приятием.

3.Тотальное управление качеством, когда качество становится главной целью и основным фактором, определяющим все направления деятельности предприятия, когда развивается и стимулируется участие всего персонала в обеспечении качества.

4. Глобальный подход к испытаниям и сертификации в условиях международного интегрированного рынка, направ­ленный на обеспечение доверия к изготовителям, испытатель­ным лабораториям и органам по сертификации продукции и систем качества.

Разработка стандартов ИСО 9000 проводилась с участием ведущих специалистов в области качества на основе ряда ра­нее выпущенных национальных стандартов по управлению ка­чеством. Эти национальные стандарты появились и использо­вались сначала в связи с высокими требованиями к качеству военной техники, а затем стали применяться и при изготов­лении гражданской продукции.

В результате ревизии серия ИСО 9000 расширилась за счет распространения их требований на четыре категории продук­ции: технические и программные средства, перерабатываемые материалы и услуги.

Новая серия ИСО 9000 представляет собой руководящие указания по выбору и применению других стандартов.

Основное содержание стандартов ИСО 9000 — это реко­мендации, содержащие виды деятельности (функции, элементы системы качества), которые целесообразно внедрить на предприятиях, чтобы организовать эффективную работу по качеству.

47. Математическая модель биполярного транзистора, ее основные элементы

В

Рис. 1. Схема замещения биполярного n–p–n-транзистора для модели Гуммеля–Пуна

Рис. 2. Схема замещения биполярного n–p–n-транзистора для передаточной модели Эберса–Молла

программе PSpice используется схема замещения биполярного транзистора в виде адаптированной модели Гуммеля–Пуна (рис.1), которая по сравнению с исходной моделью позволяет учесть эффекты, возникающие при больших смещениях на переходах. Эта модель автоматически упрощается до более простой модели Эберса–Молла (рис.2), если опустить некоторые параметры Параметры полной математической модели биполярного транзистора приведены в табл. 1.

Имя параметра	Параметр	Знач. по умолчанию	Единица измерения
IS	Ток насыщения при температуре 27С	10	А
BF	Максимальный коэффициент усиления тока в нормальном режиме в схеме с ОЭ (без учета токов утечки)	100
BR	Максимальный коэффициент усиления тока в инверсном режиме в схеме с ОЭ	1
NF	Коэффициент неидеальности в нормальном режиме	1
NR	Коэффициент неидеальности в инверсном режиме	1
ISE (C2)*	Ток насыщения утечки перехода база–эмиттер	0	А
ISC (C4)	Ток насыщения утечки перехода база–коллектор	0	А
IKF (IK)	Ток начала спада зависимости BF от тока коллектора в нормальном режиме		А
IKR*	Ток начала спада зависимости BR от тока эмиттера в инверсном режиме		А
NE*	Коэффициент неидеальности перехода база–эмиттер	1,5
NC*	Коэффициент неидеальности коллекторного перехода	1,5
NK	Коэффициент, определяющий множитель	0,5
ISS	Обратный ток p–n-перехода подложки	0	A
NS	Коэффициент неидеальности перехода подложки	1
VAF (VA)	Напряжение Эрли в нормальном режиме		В
VAR (VB)	Напряжение Эрли в инверсном режиме		В
RC	Объемное сопротивление коллектора	0	Ом
RE	Объемное сопротивление эмиттера	0	Ом
RB	Объемное сопротивление базы (максимальное) при нулевом смещении перехода база–эмиттер	0	Ом
RBM*	Минимальное сопротивление базы при больших токах	RB	Ом
IRB*	Ток базы, при котором сопротивление базы уменьшается на 50% полного перепада между RB и RBM		А
TF	Время переноса заряда через базу в нормальном режиме	0	с
TR	Время переноса заряда через базу в инверсном режиме	0	с
QCO	Множитель, определяющий заряд в эпитаксиальной области	0	Кл
RCO	Сопротивление эпитаксиальной области	0	Ом
VO	Напряжение, определяющее перегиб зависимости тока эпитаксиальной области	10	В
GAMMA	Коэффициент легирования эпитаксиальной области	10	-
XTF	Коэффициент, определяющий зависимость TF от смещения база–коллектор	0
VTF	Напряжение, характеризующее зависимость TF от смещения база–коллектор		В
ITF	Ток, характеризующий зависимость TF от тока коллектора при больших токах	0	А
PTF	Дополнительный фазовый сдвиг на граничной частоте транзистора	0	град.
CJE	Емкость эмиттерного перехода при нулевом смещении	0	пФ
VJE (PE)	Контактная разность потенциалов перехода база–эмиттер	0,75	В
MJE (ME)	Коэффициент, учитывающий плавность эмиттерного перехода	0,33
CJC	Емкость коллекторного перехода при нулевом смещении	0	Ф
VJC (PC)	Контактная разность потенциалов перехода база–коллектор	0,75	В
MJC (MC)	Коэффициент, учитывающий плавность коллекторного перехода	0,33
CJS (CCS)	Емкость коллектор–подложка при нулевом смещении	0	Ф
VJS (PS)	Контактная разность потенциалов перехода коллектор–подложка	0,75	В
MJS (MS)	Коэффициент, учитывающий плавность перехода коллектор–подложка	0	-
XCJC	Коэффициент расщепления емкости база–коллектор	1
FC	Коэффициент нелинейности барьерных емкостей прямосмещенных переходов	0,5
EG	Ширина запрещенной зоны	1,11	эВ
XTB	Температурный коэффициент BF и BR	0
XTI(PT)	Температурный коэффициент IS	3
TRE1	Линейный температурный коэффициент RE	0	С-1
TRE2	Квадратичный температурный коэффициент RE	0	С-2
TRB1	Линейный температурный коэффициент RB	0	С-1
TRB2	Квадратичный температурный коэффициент RB	0	С-2
TRM1	Линейный температурный коэффициент RBM	0	С-1
TRM2	Квадратичный температурный коэффициент RBM	0	С-2
TRC1	Линейный температурный коэффициент RC	0	С-1
TRC2	Квадратичный температурный коэффициент RC	0	С-2
KF	Коэффициент, определяющий спектральную плотность фликкер–шума	0
AF	Показатель степени, определяющий зависимость спектральной плотности фликкер–шума от тока через переход	1
T_MEASURED	Температура измерений		С
T_ABS	Абсолютная температура		С
T_REL_ GLOBAL	Относительная температура		С
T_REL_ LOCAL	Разность между температурой транзистора и модели-прототипа		С

* Для модели Гуммеля–Пуна.

Примечания. 1. В круглых скобках в левой графе таблицы указаны альтернативные обозначения параметров. Параметр RB для модели Эберса–Молла имеет смысл объемного сопротивления базы, не зависящего от тока базы. Остальные параметры имеют одинаковый смысл для моделей Эберса–Молла и Гуммеля–Пуна.

На рис 1 приняты обозначения: I_b – ток базы; I_c – ток коллектора; I_be1 – ток коллектора в нормальном режиме; I_bc1 – ток коллектора в инверсном режиме; I_be2, I_bc2 – составляющие тока перехода база–эмиттер, вызванные неидеальностью перехода; I_s – ток подложки; V_be, V_bc – напряжения на переходе внутренняя база–эмиттер и внутренняя база–коллектор; V_bs – напряжение внутренняя база–подложка;

V_bx – напряжение база–внутренний коллектор; V_ce – напряжение внутренний коллектор–внутренний эмиттер;

V_js – напряжение внутренний коллектор–подложка для NPN-транзистора, напряжение внутренняя подложка–коллектор для PNP-транзистора или напряжение внутренняя база–подложка для LPNP-транзистора.

Объемное сопротивление базы R_b характеризуется двумя составляющими. Первая составляющая RB определяет сопротивление вывода базы и сопротивление внешней области базы, которые не зависят от тока базы I_b. Вторая составляющая RBM характеризует сопротивление активной области базы, находящейся непосредственно под эмиттером; это сопротивление зависит от тока I_b. Объемное сопротивление базы R_b определяется следующими выражениями в зависимости от значения параметра IRB

где

Замечание. В программе PSpice токи, втекающие в транзистор, считаются положительными. Поэтому в активном нормальном режиме в n–p–n-структуре (рис. 1) I_c>0, I_b>0, I_e<0. Для структуры p–n–p все напряжения и токи имеют противоположный знак.

Параметры, влияющие на динамические свойства транзистора, учтены включением в модель емкостей коллектора, эмиттера и подложки, которые имеют диффузионные и барьерные составляющие. Емкость перехода база–эмиттер равна сумме диффузионной (C_tbe) и барьерной (C_jbe) составляющих:

C_be = C_tbe + C_jbe,

где C_tbe = t_f·G_be; G_be = dI_be/dV_be – дифференциальная проводимость перехода база–эмиттер в рабочей точке по постоянному току;

Режим квазинасыщения. Этот режим характеризуется прямым смещением перехода внутренняя база–коллектор, в то время как переход наружная база–коллектор остается смещенным в обратном направлении. В расширенной модели Гуммеля–Пуна этот эффект моделируется с помощью дополнительного управляемого источника тока I_epi и двух нелинейных емкостей, заряды которых на рис. 4.4, а обозначены Q_o и Q_w. Эти изменения вносятся в модель, если задан параметр RCO [59 ]:

где

48. МДП транзисторы

Р азличают следующие виды полевых транзисторов: транзисторы со структурой металл- диэлектрик- полупроводник (МДП-транзисторы) и транзисторы с управляющим p-n переходом (ПТУП). Эти транзисторы имеют 3 основных электрода: управляющий электрод – затвор З и выходные электроды - сток С и исток И. Стоком называется электрод, к которому поступают носители заряда из канала. На рис. 2.1 приведены условные графические обозначения полевых транзисторов. Стрелка в обозначении полевых транзисторов определяет тип канала: направлена к каналу - для канала n-типа и от канала – для p-типа.

М ДП-транзисторы относятся к числу униполярных полупроводниковых приборов, работающих на основе эффекта поля. Они имеют две конструктивные разновидности: с индуцированным каналом (рис. 2.2, а) и со встроенным каналом (рис. 2.2, б).

Рассмотрим устройство и принцип действия МДП-транзистора с индуцированным каналом (рис. 2.2, а). Кристаллическая пластинка слабо легированного кремния n- или p-типа, являющаяся основой для изготовления транзистора, называется подложкой. В теле подложки создаются две сильно легированные области с противоположным относительно подложки типом проводимости. Одна из этих областей используется как исток И, другая - как сток С. Электрод затвора 3 изолирован от полупроводниковой области тонким слоем диэлектрика (SiO₂) толщиной dок=0,2—0,3 мкм. Исток, сток и подложка имеют омические контакты с соответствующими полупроводниковыми областями и снабжаются выводами. Подложку обычно соединяют с истоком. Из-за контактных явлений, возникающих на границе раздела диэлектрика с полупроводником, в подложке индуцируется заряд основных носителей, образующий обогащенный поверхностный слой.

49. МДП-транзистор с индуцированным каналом. Принцип действия, характеристики и параметры.

МДП-транзисторы относятся к числу униполярных полупроводниковых приборов, работающих на основе эффекта поля. Они имеют две конструктивные разновидности: с индуцированным каналом и со встроенным каналом .

Рассмотрим устройство и принцип действия МДП-транзистора с индуцированным каналом. Кристаллическая пластинка слабо легированного кремния n- или p-типа, являющаяся основой для изготовления транзистора, называется подложкой. В теле подложки создаются две сильно легированные области с противоположным относительно подложки типом проводимости. Одна из этих областей используется как исток И, другая - как сток С. Электрод затвора 3 изолирован от полупроводниковой области тонким слоем диэлектрика (SiO₂) толщиной dок=0,2—0,3 мкм. Исток, сток и подложка имеют омические контакты с соответствующими полупроводниковыми областями и снабжаются выводами. Подложку обычно соединяют с истоком. Из-за контактных явлений, возникающих на границе раздела диэлектрика с полупроводником, в подложке индуцируется заряд основных носителей, образующий обогащенный поверхностный слой.

В реальной структуре диэлектрик - полупроводник в диэлектрике на границе раздела с полупроводником возникает положительный заряд так называемых поверхностных состояний +Qп.c, образуемый ионизированными атомами диэлектрика, лишенными одного или нескольких валентных электронов (рис.2.3, а).

При контакте диэлектрика с полупроводником р-типа индуцируемый в нем отрицательный заряд - Qп.c-Qкон обычно приводит к образованию не только обедненного, но даже и инверсного поверхностного слоя (рис. 2.3, б).

Так как высоколегированные р-области истока и стока с полупроводником подложки n-типа образуют р-n переходы, то при любой полярности напряжения на стоке относительно истока один из этих р-п переходов оказывается включенным в обратном направлении и препятствует протеканию тока Iс.

Т аким образом, в данном приборе в исходном состоянии между истоком и стоком отсутствует токопроводящий канал. Этот канал в рабочем режиме транзистора индуцируется соответствующим напряжением на затворе и существует в виде поверхностного инверсного слоя р-типа, соединяющего исток со стоком.

Пороговый режим – при котором в обедненном поверхностном слое подложки возникает инверсия проводимости. Это происходит при некотором пороговом напряжении затвора U_ПОР, являющемся тем управляющим напряжением, при котором только намечаются формирование токопроводящего канала и появление тока стока (при UcO). Пороговое напряжение затвора МДП-транзистора с индуцированным каналом оказывается равным 24 В.

Стоковые характеристики МДП- структуры I_С=(U_С) при U_З=const (рис. 2.6).

С токовая характеристика закрытого транзистора (U_ЗU₀), Резкое возрастание тока I_С на этой характеристике объясняется электрическим пробоем p-n перехода сток-подложка.

П ри малых значениях U_C ток стока открытого транзистора (U_ЗU₀) изменяется прямо пропорционально изменениям данного напряжения (крутой участок характеристики). Дальнейшее увеличение U_С приводит к существенному сужению стокового участка канала и значительному уменьшению его общей проводимости, что приводит к замедлению роста тока стока I_С. Далее происходит насыщение тока I_С, и он в первом приближении остается неизменным. При U_{C. ПРОБ.} возникает электрический пробой стокового p-n перехода, и ток стока резко возрастает, замыкаясь через цепь подложки. Как видно из ВАХ, транзистор с индуцированным каналом может работать только в режиме обогащения.

Статическая стоко-затворная характеристика или характеристика управления I_C= (U_З) при U_С=const для режима насыщения показана на рис. 2.7. В силу того, что ток стока в режиме насыщения практически не зависит от напряжения на стоке, все статические характеристики практически сливаются в одну линию.

Параметры и характеристики МДП-транзистора

МДП-транзисторы работают в двух основных режимах: усилительном и ключевом .

В усилительном режиме эксплуатации МДП-транзистора рабочая точка не выходит за пределы пологой части выходной ВАХ транзистора, т.е. за пределы активной области. Соответствующие положения рабочей точки на проходной ВАХ транзистора приходятся на участок с наибольшей крутизной характеристики (рис. 2.7).

Количественно усилительный режим характеризуют параметрами малого сигнала, которые описывают выходную и проходную ВАХ МДП-транзистора вблизи точки статического состояния этого режима — около точки покоя.

Для МДП-транзистора используются следующие малосигнальные параметры:

крутизна S= dI_C/dU_3И |_UCИ=const, (2.1)

характеризует крутизну проходной ВАХ транзистора в точке покоя;

внутреннее (выходное) сопротивление

r_C= dU_CИ/dI_C|_IC=const, (2.2)

характеризует наклон выходной ВАХ на пологом -участке;

коэффициент усиления по напряжению

k_u= dU_CИ /dU_ЗИ |_IC=const. (2.3)

Перечисленные малосигнальные параметры связаны между собой:

k_u = S r_C . (2.4)

Итак, фактически усиление МДП-транзистора характеризуется двумя параметрами: обычно используют крутизну и внутреннее сопротивление.