Биполярные транзисторные структуры.

В.1 Виды и устройства БПТС.

В.2 Принцип действия.

Перестройка кристаллической структуры в отдельной области кристалла- это п/п структура.

В транз. структуре используется н/з обоих знаков

По числу р-n-переходов подразделяется:

- однопереходные

- двухпереходные

- многопереходные

Наиболее распр. двухпереходные

Основу составляет две диодные п/п структуры ē електро-дырочным переходом имеющую общую бозовую область.

Для реализации усилит свойств необходимо:

- Чтобы инжектированные н/з в базу попадали в колект. обл. без потерь., это становится возможным если толщина базы будет min или меньше диффузионной длинны н/з кроме того концентрация примесей в эмиттере должна быть больше чем в коллекторе больше примеси в базовой области

N_Э > N_К >N_Б

- S коллект. перехода была большой для эффективного сбора н/з.

В зависимости от примесей:

- без дрейфовые (движение н/з под действием grad концентрации)

- дрейфовые (появляются внутренние эл.поля)

В.2

В зависимости от включения переходов в транз. структуре и величин действия на них напряжения различных следствий режимы работы:

- отсечки

- насыщения

- активно-нормальный

- активно-инверстный

- ловинное размножение н/з

В режиме лавиноразмножения н/з но в отличие от обычного нормального режима величина напряжения его электрического пробоя, что приводит к росту тока в коллекторе.

Из всех самый лучший = активно-нормальный

В.3

Принцип действия рассмотрен на активно-нормальном режиме бездрейфовой структуры

«р-n-р»-типа перехода

Процесс в эмитере:

При смещении Эл.-дырочного перехода в прямом направлении дырки из эмиттера инжектируются в базовую область образуя в Э дырочный состав.

Процесс в базе:

Дырки попав в обл. базы оказывается там неосн. н/з под действием grad концентрации диффундируют к коллекторному переходу. Дырки в Б приводят ее к электрической нейтральности. Для ее восстановления от исп. V_ЭБ в Б поступает такое же количество ē. Дырки дифунт. через базу частично в ней рекомбинируются с ē, образуя рекомбинирующую составляющую тока базы.

Процессы в коллекторе:

Дырки дошедшие до КП истрогируются в коллектор обл. образуя там дырочную сост. коллекторного тока.

Лекция № 12. Внутриние параметры транз. структуры.

В.1 Коэффициент передачи Iэ

В.2 Коэффициент передачи I_Б

Эл. свойства транз. структуры опред. протек. в структуре токами знач. которое зависит от режима вкл. «р-n»-переходов.

Коэф. передачи Iэ

Токи транз. структур. связаны параметрами:

- статические

- диффенциальные

Статический, связ. между собой Iк и Iэ

Эффективность эмиттера или коэф. инжекции:

б₀- коэф. переноса

Наиболее употреб. явл. диффузиальный параметр

статический коэффициент

при V_К = const

Лекция № 13 Статические характеристики транзисторов

В.1 Схемы выключения

В.2 Соотношение Мола-Эберса

В.3 Статические характеристики транз. с общей базой

В.4 Стат. хар-ки транз. с общ. эмиттером.

Недостатки: худшие по сравнению со схемой с общей базой, плохие частотные и температурные свойства.

Особенность схемы с общим коллектором это то, что Vвын полностью передается обратно на вход. (т.е. сильная О.С.)

Коэффициент усиления близок к 1.

Эти схемы называются эмитерными повторителями.

Схема с общ. Б.- это меньшее искажение чем в схеме с общ. Э., хорошее t⁰, и частотные свойства, но слишком маленькое Rвх.

Параметры	СхОЭ	ОБ	ОК
	рис. 1.2	рис. 1.1	рис. 1.3
коэф. усил К1 = IК / IБ	10 ~ 100	< 1	10 ~ 100
коэф. поглащ. К4 = Vвых / Vвх.	10 ~ 100	10 ~ 100	< 1
Коэф. усил. по мощ. Кр= Рвых / Рвх.	100 ~ 1000	10 ~ 100	10 ~ 100
Коэф. Rвх Rвх = Vвх / Iвх	1000 ~ 1к0м	1 ~ 100м	10 ~ 100кОм
R вых = Vвых / Iвых	1 ~ 100кОм	100кОм ~ 1Мах	100 Ом ~ 1 кОм
Сдвиг фаз. м/у Vвых Vвх	1800	00	00

В.2 Схема соотношения Мяла- Эберса

Тредистор представленв виде двух включенных встречно р-n- перехода, а их взаимодействие

отображается генераторами тока. Модель достаточно хорошо отражает обратимость структуры при нормальном анвертном включении и позволяет получить уравнения ВАХ близким к реальным.

Iэ = I _ЭБК ( eхр V_ЭБ / V_T – 1) – α I_КБК (ехр V_КБ / V_Т -1)

I_К = α I_КБК (eхр V_ЭБ / V_T – 1)- I_КБК (ехр V_КБ / V_Т -1)

I_Б = Iэ - I_К

В.3

Лекция № 14. «Параметры транзисторов»

В.1 Виды параметров

В.2 Параметры малого и большого сигнала

В.3 Параметры по постоянному току

- собственные (первичные) (R_Э, R_б, R_К, коэффициент усил. потоку)

- вторичные

К собственным относятся параметры которые характеризуют сам транзистор не зависимо от схемы включения.

К вторичным относятся параметры, которые зависят от схем включения.

Все сист. вторичные основываются на том, что транзистор является 4-х полюсник., то есть 2 входа и 2 выхода.

Вторичные параметры связывают вх. и вых. перемен. токи и напряжения, и справедливы только для маленьких амплитуд (малосигнальные, или низкочастотные параметры)

В настоящее время считаются смешенные (гибридные) основными.

Обозн.: h- и У- параметрами.

Среди них имеются 2 коэфициента (сопротивление и проводимость)

h- их удобно измерять

В.2

Система параметров, которая образуется при выборе функциональной связи носит название

У-параметров.

I₁ (V₁, V₂)

I₂ (V₁, V₂)

А параметры:

V₁ (I₁, V₂)

I₂ (I₁, V₂) h- параметры

1. Y₁₁ = {входная проводимость}= б I₀ /б V₀ = d I₁ / d V₁

dV₂ = 0, V₂ = const

Вход. проводимость max при короткозамкнутой цепи.

Y₁₁ опред. при ХЗ выхода и является обратной величиной

Rвх (h₁₁₎ Y₁₁ = 1 / h₁₁ – вх. сопротивление

2. Проводимость обратной передачи (Y₁₂)

Y₁₂ = б I₁ / б V₂ = d I₁ / d V₂

dV₁ = 0, V₁ = const

Показано какое изменение I_ВХ получится за счет ОС при изменении V_ВЫХ на 1 В.

3. Прав-ть прямой передачи.

Y₂₁ = б I₂ / б V₁ = d I₂ / d V₁

dV₂ = 0, V₂ = const

Характеризует управляющее действие V_ВХ на I_ВЫХ и показывает изменение I_ВЫХ при V_ВХ

изм. на 1В (от 10 / 100)

4. Выходная проводимость

Y₂₂ = б I₂ / б V₂ = d I₂ / d V₂

dV₁ = 0, V₁ = const

Статический коэффициент усиливается μ = б V₂ / б V₁

Y₂₂ = h₂₁ / h₁₁; μ = Y₂₁ / Y₂₂

I₁ = Y₁₁ V₁ + Y₁₂ V₂

I₂ = Y₂₁ V₁ + Y₂₂ V₂

Система h- параметров

1.Входное сопротивление h₁₁

h₁₁ = б V₁ / б I₁ = d V₁ / d I₁

dV₂ = 0, V₂ = const

h₁₁ представляет собой сопротивление транзистора переменного I_ВХ при К3 на выходе и R_H = 0

2. Коэффициент ОС по напряжению h₁₂

h₁₁ = б V₁ / б V₂ = d V₁ / d V₂

d I₁ = 0 (I₁ = const)

КОС показывает какая доля V_ВЫХ передается на вх. в следствии ОС при условии, что цепь разомкнута.

3. Коэффициент усиления по току h₂₁ (коэффициент передачи тока)

h₂₁ = б I ₂ / б I ₁ = d I ₂ / d I ₁

V₂ = 0, V₂ = const

Показывает усиление параметров тока транзистора в режиме работы без нагрузки.

4. Выходная проводимость h₂₂

h₂₂ = б I ₂ / б V ₂ = d I ₂ / d V ₂

d I₁ = 0 (I₁ = const)

Внутренняя поверхность для ~ I м/у выходными зонами транзистора, измеряется в Сименсах и R_ВЫХ = 1 / h₂₂

τ_Э ~ 10 Ом

τ_б ~ 100 Ом.

τ_К ~ 100 кОм – 1 1 МОм

Параметры большого сигнала

Параметры БС характеризуют свойства транзистора в режиме когда в процессе изменения напряжения или тока параметры МС изменяются в широких пределах

- Статический коэффициент передачи тока

h_{21 Э} = В = β₀ = I_К / I_б

- Крутизна (коэффициент прямой передачи)

Y_{21 Э} = S = I_К / V_БЭ

В.3

Параметры по постоянному току определяют неуправляемость тока транзистора

(I_КбК ‌│ V_ЭБ = 0, I_ЭбК ‌│ V_Кб = 0, I_КбО ‌│ I_Э = 0, I_ЭбО ‌│ I_К = 0, I_КЭО ‌│ I_б = 0, I_ЭКО ‌│ I_б = 0)

Лекция 15. Тема Эквивалентная схема транзистора.

Делятся: - схемы замещения

- моделирующие (физические)

- смешанные (гибридные)

Смешанные схемы получаются как схемные отображения уравнений 4-х полюсника, каждая из которых содержит по 4 элемента, по числу параметров, 4-х полюсника. По своей природе является точными, параметры зависят от режима тр-ра и частоты сигнала затруднителен. Эти трудности удается избежать в схемах модулированных либо смешанных. Параметры определяются с помощью физической теории или экспериментальным исследованием. Они более просты и удобны для анализа. Чаще используются упрощенные физические схемы при которых учитываются лишь основные свойства транзистора и ограничением режима работы.

Возм. отображение тех или иных свойств транзистора имеет важное значение в конкретном случае применяют гибридные схемы (характ. совместным использованием параметров эквив. 4-х полюсника и параметры физических схем)

В.2 схема замещения

V транзистор может быть представлен схемой замещения с двумя генераторами.

Он опис. системой Y- параметров.

I₁ =Y₁₁ V₁ + Y₁₂ V₂

I₂ =Y₂₁ V₁ + Y₂₂ V₂

Более удобной схемой замещения является схема с одним зависимым генератором:

Схемы замещения с одним генератором могут быть –А- и -Т- образные и различными параметрами и способами включения. При использовании Y-параметров наиболее целесообразно использовать –П- образные схемы. В ней все параметры- это параметры эквивалентные 4-х полюсника.

Рассмотренная схема обычно используется при включении транзистора с ОЭ.

В.3

Эквивалентные схемы состоят на основе учета физических свойств транзистора или представлены в виде различных моделей так же могут иметь –П-Т- образную конфигурацию

Наиболее хорошо и полно отображаются физические свойства транзистора –Т- образная ЭВС схема, в которой используются физические параметры.

Активными элементами изобр.: сопротивление переходников

Влияние Vвх и Vвых определяется генератором тока.

Б- внутренняя база (отдельная от внешнего вывода базы сопротивление R_б)

Параметры представляются формулами:

τ_Э = d V _ЭБ / d I _Э при V _КБ = const (V _К = 0)

τ_К = d V _КБ / d I _К при I _Э = const (I _Э = 0)

При включении транзистора с ОЭ часто используется следующая схема:

τ_Э = d V _БЭ / d I _Б при V _Б = const

τ_К = d V _КЭ / d I _К при I _Б = const (I _Б = 0)

Зав. от частоты т.к. в их выраж. входит частотнозависимый коэффициент передачи тока. с ростом частоты схемы усложняются, вводят новые элементы и т.д.

В.4

В практике расчет схем большое распространение получило смешанное –П- образная эквивалентная схема имеет несложную структуру и удовлетворяет описывающая свойства транзистора в высоких пределах частот (микрокомдиапазоне частот) в Этд схему включения ОЭ.

Смешанная –П- образная схема составляет:

в начале представляет собой 4-х полюсник, затем своершает переход к –П- образной схеме замещая 4-х полюсника и определяет параметры элементов этой схемы. Эта схема доп-ся еще барьерной емк. коллекторного перехода (диф. емкости не учитывается)

Знание эквивалентных схем транзисторов позволит мне в дальнейшем успешно освоить методы расчета функциональных узлов электронной точности.

Лекция № 16. Тема Частотные и шумовые свойства транзисторов.

В.1 Факторы ограничивающие использование транзисторов на ВЧ

В.2 Временные характеристики и параметры

В.3 Шумовые свойства и параметры транзисторов

При работе в схемах напряжение и токи транзистора изменяются во времени, что сказывается на физических процессах в них и на их свойствах и параметрах

С ростом частоты в биполярном транзисторе все параметры приобретают комплексные свойства, и это сказывается на усилении транзистора. (эффективность управления выходным током)

Основные факторы влияния:

- конечное время перемещения н/з в базе

- распределение емкости, индуктивности электрических выводов транзистора

- потери в диэлектриках

- поверхностный эффект

- потери на излучениях

В.2 Главные причины:

Эквивалентная схема с учетом емкостных переходов

- В следствии влияния емкости на К α и β- уменьшаются.

- Отставание по фазе ~ Iк от ~ Iэ оно вызвано инерционностью процесса перемещения н/з через базу от ЭП к КП, а так же инерционного процесса накопления и рассасывания н/з в базе. Их удобно рассматривать с помощью векторной диаграммы.

При повышении б коэффициент β уменьшается значит быстрее чем α. Коэффициент α уменьшается от влияния емкости на КП, а на β влияет еще и фазовый сдвиг между Iк и Iэ за счет времени пробега н/з. Ясно что схема с ОЭ- хуже чем с ОБ на высоких частотах.

Частота на которой │ β │ становится = 1 получила название граничная частота ƒгр. при ней транзистор перестает усиливать ток.

В.3 Работа транзисторов в импульсном режиме иначе называется ключевым или режимом переключения.

Пост. времени восстановления:

В транзисторе замедления процессы вкл. и выкл. коллекторной цепи, повышается время в течении которого эта цепь находится в замкнутом состоянии. За счет инерционных процессов накопления и рассасывания н/з а базе, транзистор не может осуществлять достаточно быстрое вкл. и выкл., не может обеспечить быстродействие в ключевом режиме. Специальные транзисторы должны иметь малые емкости и тонкую базу (это маломощные, дрейфовые транзисторы)

В примесь добавляют золото.

Шумовые свойства.

Основные источники шумов те же, что и в п/п транзисторах + шум I распределения.

- тепловые шумы

- дрововые шумы

- шумы I распределения

- рекомбинационные

Коэффициент шума он определяется через 4-х полюсник 2 ~ 10 дБл.

Он почти независим от схемы вкл., но зависит от частоты так же как в диодах.

Лекция № 17. Основы эксплуатации и применения транзисторов. Теристоры.

В.1 Максимально допустимые параметры, область безопасной работы

В.2 Усиливающий и ключевой режим работы

В.3 Влияние t⁰ и других факторов на работу транзисторов.

В.4 Теристоры

Параметры эл. режима- это: токи, V,P,опред. состояние эл/дырочного состава транзистора:

- максимально допустимый постоянный ток коллектора (Iк мах) он ограничивается максимально допустимой температурой коллекторного перехода

- максимально допустимый импульсный ток коллектора

- максимально допустимый V_ЭБ, он независим от схемы вкл. и определяется Эл. пробоем эмитерного перехода

- максимально допустимый V_КБ, в схеме с ОБ определяется напряжением пробоя коллекторного перехода (5 ~ 500 В)

- максимально допустимый V_КЭ в схемах с ОЭ опред. пробоем коллекторного перехода

- максимально допустимый Rк рассеивающая, зависит от температуры, она может быть повышена за счет теплоотвода.

Принцип работы можно пояснить с помощью выходных характеристик.

Ключевой режим- это режим в котором транзистор исп. для переключения эл. цепей

При работе РТ либо в области отсечки, либо в области носителя.

С целью обеспечения крутых фронтов имп. и малого времени задержки и рассасывания, транзисторы предназначенные для работы в ключевом режиме конструируются так же, как ВЧ транзисторы, то есть малая емкость перехода, малая ширина базы, малые размеры пассивных частей БО.

В.3 Влияние температуры и поврежденных факторов.

В.4 Тиристоры.

Это два транзистора объединенных вместе. Его основу составляет п/п структура с двумя уст. основаниями им. 3 и более «р-n»-перехода, который может переключить из закрытого состояния в открытое и наоборот (4-х слойные приборы с двумя выводами- диодные тиристоры или динисторы и с 3 выводами- триодные тиристоры или тринисторы)

Они находят применение в эл. ключах в запоминающем устройстве, генераторах, модуляторах, выпрямителях, и преобразователей тока различной формы.

То есть тринистр можно рассматривать как две встречно включенные структуры р-n-р и n-р-n

ВАХ показана на рис.

Тема № 6. Полевые транзисторы.

Лекция № 18 Полевые транзисторные структуры. Транзисторы с управляемым р-n- переходом.

В.1 Виды структур и дискретных транзисторов

В.2 Устройство и принцип действия транзистора с р-n- переходом.

В.3 Статические характеристики и параметры

В.4 Эквивалентные схемы.

Изгот. на основе полевых инт. м.схем и дискрет полевых тр-ов, они являются униполярными.

В качестве проводникового канала выступает слой п/п-ка сопротивление которого регулируется по средствам эл. поля которое создается с помощью расположенного над каналами электрич. изолир. от него Ме электрода называется затвором.

- изол. затвора осуществляется с упр. переходом (объед. слой перехода)

- с Ме- проводниковым затвором (МЕП-тр-ры, или тр-ры шотки) слой Ме- п/п

- с изолирующим затвором у которого канал изолируется слоем диэлектрика (МДП)

- Ме – диэлектрик- проводник

Различие ( в зависимости от типа проводника) р- и- n – каналы.

- Структуры бывают норм.-открытыми и норм.-закрытыми

В.2

1. Основа транзистора (пластина из п/п- материала)

2. Исток-электрод

3. Затвор

4. Слой п/п-ка с проводимостью р-типа

5. Сток

6. Обл. простр. заряда

7. Проводящий канал (мах толщина 10 доли мкм)

Упр. электрод предназначен для регулирования 5-поперечными соч. канала наз затвором.

Электрод в который втекают осн. н/з наз. стоком [С]

Электрод из которого вытекают наз.истоком [И]

Физические процессы происходят следующим образом:

При изменении Vвх изм. Vобр. на р-n-переходе и от этого изм. ширина запирающего слоя соответственно этому меняется поп. сеч. области через которую проходит поток осн. н/з меняется Sпоп. сеч. то есть Iвых эта обл. наз. каналом.

Если повышается V на затворе, то запирающий слой становится толще и S уменьшается, тогда Сопр увеличивается и Iстоки уменьшается. при опред. Vзапир. Sсеч. = 0 и Iстока будет мал., тр-р заперт., а при Vзапир. = 0, Sсеч. = мах и Iстока = мах. то в П.тр. структуре им. возм. упр. Iстока, а значит существует возможность усиления по мощности.

Рассмотренная структура является норм.-открытой так как существует проводящий канал при Vзатворе = 0.

В.3 П. тр-ры могут подключаться 6-ю разными способами:

Характеристики прямой передачи.

I- амический режим

II- перекрытие канала

III- режим насыщения

IV- режим пробоя.

Параметры для оценки исп. следующие:

У-и Н- параметры

У- параметры- хорошо измеряются

1. Крутизна проводимости прямой передачи

У₂₁ = S = d I_c / dV_зи, при Vси = соnst

У₂₂ = S = d I_c / dV_cн, при Vзи = соnst

В режиме насыщ. проводимость равна 0

2. Статический коэффициент усиления по напряжению

μ = dV_cн / dV_зи при I_c = соnst

μ = SR = У₂₁ / У₂₂

3. Диф. Rвход

τ₁₁ = dV_зи / d I_з при Vси = соnst

У₁₂ = d I_з / dV_зи при Vси = соnst

Усил. совйства тр-ой структуры реализуются при работе в режиме насыщения, в амическом режиме значение всех параметров существенно уменьшаются.

В.4

Могут быть представлены:

Особенности:

- гранич частота выше и им. порядки 100МГц (отсутствие перезаряда диф. емкости)

- отсутствие токов выходной цепи

- повышенная температурная устойчивость (созд. токи обусл. одним видом н/з)

- лучшие шумовые свойства ( в виду отсутствия рекомбинации н/з)

- повышенная радиационная стойкость

- универсальность применения

2П103А- полевой кремниевый тр-р

Рмах= 120 мВт

крутизна= 2 млА/В

2П302А- тр-р, кремневый с каналом n-типа, нач. сток. 24 млА

Лекция № 19 «Полевые транзисторные структуры и транзисторы с изолированным затвором»

В.1 Основные виды структуры

В.2 Назначение, устройство и принцип действия тр-ра с изолирующим затвором

В.3 Статич ВАХ полевых тр-ров

В.4 Параметры и эквивалентная схема тр-ра. Транзистор со встроенным каналом.

В.5 Особенности эксплуатации.

Изоляция затвора осуществляется по средствам изоляционного слоя (их еще наз. МДП- тр-ры)

Если в качестве диэл/слоя выступает какой нибудь оксид, они наз. МОП (Ме- оксид/п-п)

В зависимости от способа формирования проводящего канала они подразделяются на:

тр-ры с ингуированными каналами и со встроенными каналами, они бывают –n- и –р- типа. МДП относятся к обогащенному типу.

Транзисторы МДП стр. со встроенным каналом работают в режиме объединения н/з.

Канал n-типа

1- пластина примесного п/п-ка р-типа (там осн. н/з-дырка) П-подложка

2,5- две сильно лигированные области с проводимостью n⁺-типа

3- слой диэлектрика (от 0,2 мкм)

4- пленка Ме (затвор)

Подложку еще называют нижним затвором

Принцип действия МДП тр-ра с инд. каналом основан на эффекте поля- изменение концентрации подвижных н/з в п/п-ке под действием магнитного поля

Проводящий канал образуется при поверхностной обл. подложки, под затвором подвижного н/з

Принцип работы: Если нет V опред. полярности на затворе- канала нет. Если подать «+» напряжение на затвор, тогда под действием поля затвора ē проводимости будут перемещаться к затвору. Когда Vбудет > Vпор., тогда концентрация ē повысится и будет больше концентрации ниток, то произойдет инверсия эл./пров., то есть образуется тонкий канал n-типа и тр-р начнет проводить ток, чем больше «+» V на затворе тем выше проводимость канала и выше Iстока

То тр-р может работать только в режиме обогащения

Эфф. мод. длины канала, при этом наст. насыщ Iu

Для оценки усил. св-ва МДП тр-ров и при расчете схем (У-параметры):

крутизна

диф. исчисл.

вых. пров.

Эквивалентная схема:

В.4 ПТ со встр. каналом может работать в режиме насыщ. и др. С этой целью между V и S созд. тонкий пов-тнский канал.

Подведение «-» V к затвору приводит к объединению канала при полож. Io велич. Ic можно управлять как в помх и др. Ic им можно упр.

Если при нулевом напр. на затворе проложить м/у стоком и истоком, тогда через канал потечет ток, а через кристалл нет. Т.к. один из р-n- переход будет находиться под обратным напряжением.

Лекция № 20 Основы эксплуатации и применения ПТ.

В.1 Максимально допустимые параметры полевых тр-ров. Обл. безопасных реж. работы

В.2 Усил. режим работы

В.3 Влияние температуры и поврежд. факторов на работу ПТ.

Макс. допустимая Iстока, огранич. макс доп. температурой структуры, Макс. доп. V характеризуется макс. доп. V ст. истока.

В ПТ с упр. ē- дырочным перех. указ. Vопред. Vэл.пробоя

В МДП – лавинным пробоем

Рмах явл. важным энергетическим показателем опред. температуру состояния тр-ра и характеризует температурным разогревом структуры и не должна превышать макс. доп. уровня. Мощный тр-р исп. теплоотводы.

Следовательно температура окружающей среды хар-ся отводом тепла.

В.2

В ПТ с упр. переходом обл. безоп.. работы (ОБР) огран. сверху Ic насыщ.

Пи переходе МДП в имп. режим ОБР расширяется. С уменьш. длит. имп. ОБР так же расширяется.

Усилит. режим работы тр-ра

Осн. параметры:

-Крутизна S= d Ic / dVзи

- Динамический коэф. усил. Кd = dV_R / d Vзи Rн = const

- Pн = 0,5 d Ic * d V _RH = 0,5 d Ic * d V_CH

В.3 У ПТ с упр. структ. переходом изм. температуры приводит к изм. Конт. разности потенциалов.

При опред. усл. действие этих факторов может взаимно компенсироваться, I не зав. от температуры, её назв. термостабильной точкой.

Тема № 7 Транзисторы интегральных схем.

В.1 Виды инт. схем

В.2 Биполярные тр-рные элементы интегральных схем

В.3 Полевые тр-рные эл-ты инт. схем.

Все созд. на основе микроэлектроники- это инт. схемы или микросхемы.

Инт. они наз. т.к., вас. эл-ты или части их и соединения м/у ними нераздельно связаны и схема рассм, как единое целое.

Основные типы:

- пленочные ( в кот. эл-ты выполн. в виде различных пленок) на подложке из диэлектрика

- п/п-ые ( эл-ты выпол. внутри и на пов-ти п/п-ой подложки)

- гибридные (эл-ты) дискретные диоды, тр-ры, они наз. компонентами) подразд. по числу ком-ов и степени интеграции:

- простые

- средние 10 ~ 100

- большие (БИС) 100 ~ 1000

- сверхбольшие 1000 ~ …..

Подраздел. по характеру выполнения функций:

- цифровые (триггеры, шафраторы) работают в имп. режиме

- аналоговые (раб. в таких режимах, когда изм. I или V)

В.2

В п/п-ых инт. схемах все элементы выполнены внутри и на поверхности подложки

Им. наиболее большое число элементов в ед. V и высокую надежность

Более плохое качество пассивных элементов невозможно создать катушки индуктивности

Изоляция

Прим. несколько способов изоляции:

1. С помощью р-n-перехода, метод диффузии

2. Изол. диэлектрическим слоем (м/у карманом и кристаллом им. тонкий слой диэлектроика)

3. Изол. кремний на саперире

4. Комбинированный (изопленарная технология) SiO₂

Пара Дайрлингтона.

Тр-ры с барьером Шотки.

Б-Э исп. для стабилизации напряжения

Б-ЭК время переключения до 100 мс.

т.е. мы знаем, что тр-ры можно исп. в роли стабилитронов и т.д.

В.3 На одгом кристалле могут исп. вместе с биполяр и полевые тр-ры

В инт. микросхемах прим. комплементарные тр-ры. Отличаются малым потреблением тока и высоким быстродействием. Примером исп. КМОП слкжит инвертор прим. в различных цифровых логических устройствах. Стоки соед. вместе и явл. выходом (схема может находится в одном из уст. состояний)

Диффузные рез-ры.

ПШНЧ- рез-ры на основе МОП.

Создание индуктивности

Тема Активные компоненты инт. схем

В.1 Общие сведения (стр. 150-157)

В.2 Элементы памяти на МДП тр-ых элементах (стр. 164-165)

В.3 Приборы с зарядной связью (стр. 165-172)

В.1 Виды ИС.

Интегральные микросхемы – это микроэл-ые изделия выполняющие опред. функции преобразования, обработки сигнала и (или) накопление информации и имеющие высокую плотность упаковки электрических соедин. элементов, которые с точки зрения требований к испытаниям, приемке и эксплуатации рассматриваются как целое.

По конструктивно- технологическому признаку: интегральные микросхемы могут быть полупроводниковыми, пленочными, гибридными и совмещенными.

Полупроводниковых ИС. изгот. на одной полупровод. подложке путем применения методов локальной диффузии легарующих примесей в монокристаллический п/п-к. Они содерж. м/у собой неотделимые друг от друга активные и пассивные эл-ты, выпол. на основе панарных тр-ных структур внутри и на пов-ти подложки.

В пленочном ИС все эл-ты и их соединения выполнены только в виде пленок, нанес путем вакуумного напыления через спец. теневые маски и др. методов. Их недостатком явл. значительная нестабильность параметров акт/элементов.

К гибридным ИС относятся ИС, содержащие так же еще и сложные компоненты (кристаллы п/п ИС) . Устройства на их основе вследствии высокого качества акт. и пассив. эл-тов имеют лучшие характеристики по сравнению с аналогичными устройствами на п/п-ых ИС.

Делятся по характеру выполнения функций:

- цифровые

- аналоговые

По роду и виду выполняемых функций

- усилители (УНИ, УВЧ)

- преобразователи (фазы и др)

- и т.д.

В.2

Среди полевых ТЭ особое место занимают МОП-структуры, исп. в микросхемах ПЗУ. в частности в устройствах Флеш-памяти. На их основе выполняются запоминающие элементы с длительно ( до 10 лет неразрушаемой энергозависимой памятью, которых в соответствии с записанным в них информации. зарядом имеют малое или большое сопротивление при подаче на управ-ий затвор одинакового напряжения.

К ним в первую очередь относятся МНОП ТЭ(Ме-нитрид-оксел-п/п-к)

и МОПТЭ с плавающим затвором

МНОПТЭ в качестве подзатворного диэл. исп. двухслойное покрытие сост. изх тонкого (< 5 нм) SiG₂ и толстого (≈ 100 нм) слоя нитрида кремния SiNi₄

В основном их работы лежат процессы накопления носителей заряда в слое SiNi₄

В. 3

Структура и принцип действия.

ПЗС- п/п-ый прибор, в котором осущ. накопление неосновных носителей заряда в виде пакетов под электродами затворов МДП-структур и направленных перемещ. этих пакетов от одного электрода к другому. ПЗС относ. к приборам функциональной электроники.

Устройство ввода зарядовых пакетов состоит из истоковой обл. с проводимостью р_-⁺ типа, образ с подложкой р-n переход Оно вкл. в себя p-n- переход располож в стоковой обл. прибора.

Принцип действия основан на создании с помощью МДП- структур потенциального рельефа у поверхности подложки, введении в образовавшийся под затвором потенциал ямы зарядовых пакетов и направл. перемещ-ки зарядовых пакетов вдоль поверхности подложки путем последовательного перемещения потенциальных ям.

Зарядовая связь МДП – структур обеспеч общностью п/п-ой подложки и сравнительно малый рост м/у структурами

В процессе работы МДП-структур подвод. импульсы «-» управ-его напряж. при котором осн./н/з (ē) дрейфуя вглубь подложки, образует в припов-ом слое под затвором обслед. обл.