Коэффициенты , и высчитываются по формулам :
(22)
мкм;
(23)
(24)
Максимальные напряжения переходов (коллектор – база, эмиттер – база, эмиттер - коллектор) рассчитываются по формулам:
(25)
В
(26)
(27)
- концентрация носителей заряда в собственном полупроводнике.
Инверсный коэффициент передачи транзистора (Bi) можно определить по следующей формуле:
(30)
Емкость перехода коллектор-база и эмиттер – база определим как:
(31)
Ф; (32)
Ф;
Обратный ток эмиттера определяется по формуле:
(33)
Обратный ток коллектора определяется по формуле:
(34)
А ;
Таблица 3.1.4 Расчетные параметры транзистора КТ502Е
Наименование параметра
Значение
Единица измерения
- коэффициент передачи
1.368E+3
-
- коэффициент инжекции эмиттерного перехода
- коэффициент переноса
0.999
-диффузионная длина акцепторов
5.212E-7
см
- диффузионная длина доноров
1.158E-7
-ширина базы
1.2E-6
-инверсный коэффициент передачи
53.642
-площадь эмиттера
- площадь базы
-коэффициент
0
- обратный ток эмиттера
7.073E-12
A
- обратный ток коллектора
1.626E-11
-температурный потенциал
-емкость перехода коллектор-база
3.354E-11
Ф
- емкость перехода эмиттер-база
1.367E-11
-максимальное напряжение коллектор-база
4.527
- максимальное напряжение эмиттер-база
2.795E-3
- максимальное напряжение эмиттер- коллектор
0.817
-омическое сопротивление базы
1.556E-3
Ом
- омическое сопротивление коллектор
1.958
3.2 Расчет параметров диодов
Диоды формируются на основе одного из переходов планарно – эпитаксиальной структуры. Диоды сформированные на основе перехода эмиттер – база, характеризуются наименьшими значениями обратного тока за счет малой площади и самой узкой области объемного заряда. Для других структур значение паразитной емкости характеризуется временем восстановления обратного сопротивления, т.е. временем переключения диода из открытого состояния в закрытое. Оно минимально (около 10 нс) для перехода эмиттер – база, при условии, что переход коллектор – база закорочен, при условии, что переход переход коллектор – база закорочен, так при такой диодной структуре заряд накапливается только в базовом слое. В других структурах заряд накапливается не только в базе, но и в коллекторе, поэтому время восстановления обратного сопротивления составляет 50…100нс.
Диод на основе транзисторной структуры с замкнутым переходом база – коллектор предпочтительнее использовать в цифровых ИМС, поскольку он обеспечивает наибольшее быстродействие. Диод на основе перехода эмиттер – база применяют в цифровых схемах в качестве накопительного диода. Диоды с замкнутым переходом база – эмиттер, имеющие наибольшие напряжения пробоя, могут быть использованы в качестве диодов общего назначения [8, стр. 27,29].
3.2.1 Расчет параметров диода Д242Б
Ширина эмиттера Rэ=3Δ, площадь эмиттера Sэ=300 мкм2
Длина эмиттера:
; (1)
мкм
Длина базы:
(2)
Значения омических сопротивлений областей транзистора можно оценить по формулам :
(3)
(4)
где Кк = 0 для конструкции с одним базовым контактом; ,-удельное поверхностное сопротивление пассивной и активной областей базы, Ом/□; (100 – 300) Ом/□; (1 – 10) кОм/□; hк – толщина коллекторной области , см,(2 -10) мкм; hб – глубина залегания p-n – перехода база – коллектор, см, (1 - 3) мкм; ρк – удельное объемное сопротивление коллекторной области Ом*см; (0,1 – 1)
Ширина базы составляет :
(5)
где =(0,5 – 2,5) мкм
Коэффициент переноса вычисляется по формуле:
(6)
где - диффузионная длина базы, =(2 – 50) мкм; - концентрация донорной примеси у эмиттерного перехода,
=(0,1–1) * 1018 см; - концентрация донорной примеси в коллекторе, см-3, =(0,05 – 1)*1017 ;
(7)
(8)
(9)
(10)
(11)
(12)
(13)
(14)
Ф; (15)
(16)
А;
(17)
3.2.2 Расчет параметров диода Д303
; (18)
(19)
(20)
(21)
Wb= 5E-7 мкм
(28)
(29)
(32)
3.3 Расчет параметров резисторов
Резисторы формируют в любом из диффузионных слоев транзисторной структуры (эмиттерная и базовая области), в эпитаксиальном слое (коллекторная область) и с помощью ионного легирования. Вид резистора выбирают, исходя из заданного номинального значения и точности изготовления.
Основным конструктивным параметром диффузионного резистора является величина ρs, которая зависит от режима диффузии. Параметры диффузионного резистора улучшают подбором конфигурации и геометрических размеров.
Рассчитаем промежуточные и конечные параметры для резисторов, соответствующих данному курсовому проекту: 4.7кОм, 2.2 кОм, 2.2 кОм, 470 кОм.
Исходными данными для расчетов резисторов являются: R – сопротивление резистора; ΔR – допуск; - поверхностное сопротивление легированного слоя; P0 – максимально допустимая удельная мощность рассеяния; P – среднее значение мощности.
Коэффициент формы резистора:
где R – сопротивление резистора, - поверхностное сопротивление легированного слоя;
Полная относительная погрешность сопротивления:
где - относительная погрешность воспроизведения; относительная погрешность коэффициента формы резистора; температурный коэффициент сопротивления; - температурная погрешность сопротивления, - рабочий диапазон температур, допуск (разброс параметров).
Минимальная ширина резистора, при которой обеспечивается заданная погрешность геометрических размеров:
где - абсолютная погрешность ширины резистивной полоски; - абсолютная погрешность длины резистивной полоски; - коэффициент формы резистора.
Минимальная ширина резистора, определяемая из максимально допустимой области рассеяния:
где P0 - максимально допустимая мощность рассеивания, P – среднее значение мощности.
За расчетную ширину резистора принимают значение, которое не меньше наибольшего значения одной из трех величин: т.е.:
; (5)
Промежуточные значения ширины резистора:
-, (6)
где ∆трав – погрешность, вносимая за счёт растравливания окон в маскирующем окисле перед диффузией, ∆y – погрешность, вносимая за счёт ухода диффузионного слоя под маскирующий окисел в боковую сторону.
Реальная ширина резистора на кристалле:
-; (7)
Расчётная длина резисторов:
- (8)
где k1 и k2 – поправочные коэффициенты, учитывающие сопротивление контактных площадок и областей резистора, зависящий от конфигурации контактных областей резистора, Nизг – количество изгибов резистора на угол ;
Значение коэффициентов и обычно равно 2.
Промежуточное значение длины резистора:
Реальная длина резистора на кристалле:
[8. стр. 29-38]
Таблица 3.3.1 Результаты расчета интегральных ионно – легированных n- типа резисторов.
Параметр
Обозначение резисторов
R1
R2
R3
R4
, Ом/ÿ
1000
, мкм
5
,кОм
4.7
2.2
470
2×10-3
2.85
1.6
235.5
21.744
31.782
2.174
0.01
20.504
30.542
46.26
21
31
45
22.24
32.24
46.24
37.808
25.792
2.159×104
,мкм
39.049
27.032
4333
Lтоп,мкм
40
28
4335
L, мкм
38.76
26.76
4334
0.1
,оС
185
/R
0.513
0.561
0.47
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7