3. Интегральные диоды и стабилитроны

В качестве диода можно использовать любой из p-n переходов транзистора. Отличие интегрального диода от дискретного заключается в наличие паразитной емкости в транзисторной структуре.

В качестве диодов используются отдельные элементы n-p-n или p-n-p структур. Наибольшее применение нашли Э-Б, К-Б. Характеристики типов диодов приведены в таблице 2.

Параметр	Тип диода
	БК-Э	Б-Э	БЭ-К	Б-К	Б-ЭК
Uпр, В	7-8	7-8	40-50	40-50	7-8
Iобр, мА	0,5-1	0,5-1	15-70	15-30	20-40
Сg, пФ	0,5	0,5	0,7	0,7	1,2
tперекл, нс	10	50	50	75	100

Таблица 2.

Рис. 14. Интегральные диоды

На рис. 14 представлен вид интегральных диодов (1 – металлические контакты; 2 – защитная пленка; 3 – полупроводниковый кристалл; 4 – изолирующий слой).

Для ГИС диоды изготовляются на n-n кристалле по диффузионной технологии. Технологический процесс:

1. Окисление исходной пластины с получением SiO₂.

2. Фотолитография с получением окон под диффузию.

3. Вторая фотолитография.

4. Диффузия донорной примеси для получения области n+.

5. Третья фотолитография – получение окон областями p и n+.

6. Осаждение омических контактов методом напыления.

7. Скрайбирование на отдельные кристаллы.

Стабилитроны получают в зависимости от напряжения стабилизации:

• 510 В – используется обратное включение диода база-эмиттер в режиме пробоя;

• 35 В – используется обратное включение диода база-эмиттер-коллектор;

Возможны случаи, когда стабилитрон рассчитывают на напряжение равное или кратное напряжению на открытом p-n переходе. В таких случаях используют один или несколько последовательно включенных диодов база-коллектор-эмиттер, работающих в прямом направлении.

4. Полупроводниковые резисторы и конденсаторы

Диффузионный резистор – это полоска базового слоя с омическими контактами, полученная путем локальной диффузии.

Рис. 15. Диффузионный резистор

Сопротивление определяется по формуле:

, , где

R_s – удельное поверхностное сопротивление слоя.

 - удельное сопротивление обьёмного диффузного слоя.

При значении R_s=200Ом/ максимальная мощность равна 0,1 Вт, при точности  = 0,2%. a15мм , b1015мкм, эти значения ограничиваются возможностями фотолитографии. Для данных типовых значений максимальное сопротивление равно 20кОм.

Для повышения значения сопротивления изготавливают зигзагообразные конструкции с числом петель N=3. При этом обеспечивается R_max=50-60кОм, но погрешность составляет 15-20%. Погрешность определяется неточностью процессов диффузии и фотолитографии. Сопротивление таких резисторов зависит от частоты т.к. присутствуют паразитные ёмкости.

Для получения малых номинальных сопротивлений используется низкоомный эпитаксиальный эмиттерный слой (R_s=5-15Ом/, =5-20% и R_min=3-5Ом).

Ионно-легированный резистор получают локально-ионной имплантацией примесей, толщина слоя 0,2-0,3 мкм, R_s=10-20кОм/, R_max=300кОм, =5-10%. Здесь p-область создается диффузией, а n-область – локально-ионной имплантацией примесей.

Рис. 16. Ионно-легированный резистор

Диффузионный конденсатор – это ёмкость созданная на границе обратно смещенного p-n перехода (коллектор - база)

Рис. 17. Диффузионный конденсатор

Емкость диффузионного конденсатора определяется по формуле:

, где

С₀₁, С₀₂ удельная ёмкость донной и боковой части p-n перехода.

Оптимально, когда a=b, то С₀₁ > С₀₂ . С₀₁=150пФ/мм²; С₀₂=пФ/мм² При использовании эмиттерного перехода C_max в 5-7 раз больше из-за большей удельной ёмкости p-n перехода.

Недостаток заключается в том, что ёмкость зависит от напряжения приложенного к переходу и имеет малую добротность и работает в строго определенной полярности.

Конденсаторы метал-оксид кремния-полупроводник (МОП) – это конденсаторы, нижняя обкладка которых является сильно легированным n+-слоем (слой с низким удельным сопротивлением), а верхняя обкладка – это слой напыленного алюминия.

Рис. 18. МОП конденсатор

Толщина слоя диэлектрика (SiO2) = 0.12-0.05 мкм. Ёмкость определяется как и составляет 350650 пФ/мкм. МОП конденсатор работает при любой полярности, но его ёмкость зависит от напряжения и от частоты (ёмкость мала при высоких частотах >2МГц).