5-laboratoriya ishi Mavzu: Integral mikrosxemaning bipolyar tranzistorining asosiy parametrlarini hisoblash. Ishdan maqsad

5-laboratoriya ishi
Mavzu: Integral mikrosxemaning bipolyar tranzistorining asosiy parametrlarini hisoblash.
Ishdan maqsad: Integral mikrosxemaning bipolyar tranzistorining asosiy parametrlarini hisoblash.Multisim dasturida BTni taxlil qilish.
Kerakli jihozlar: npn va pnp tipli tranzistorlar, KT831 tipli tranzistor, osilograf.
Nazariy qisim
Integral mikrosxemani bipolyar tranzistorlari.
IMS ning normal ishlashi uchun elementlar yoki elementlar guruhlari bir-biridan elektr izolyatsiyalangan joylarga joylashtirilishi kerak. Ushbu hududlar quyidagi elektr va fizik xususiyatlarga ega bo'lishi kerak: izolyatsiyani buzish kuchlanishi IMS ta'minot kuchlanishidan yuqori, past parazit sig'im, past qochqin oqimlari, yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi, izolyatsion maydonning rezistorlarining (TCR) harorat koeffitsientlarining yaqinligi. va silikon substrat, yuqori radiatsiya qarshiligi, past maydon. Kristal Ichidagi IMS elementlarini izolyatsiyalash, teskari aralashtirish p-n birikmasidan foydalangan holda yoki SiO2 ning izolyatsion qatlamidan foydalangan holda ikki versiyada kurs dizaynini amalga oshirishda hal qilinishi mumkin. Diyot izolyatsiyasi texnik jihatdan uch qavatli tranzistorli strukturani (n-p-n yoki p-n-p) to'rt qavatli n-p-n-p yoki p-n-p-n ga murakkablashtirish orqali erishiladi. Izolyatsiya substrat va IMS elementlarining kollektor joylari o'rtasidagi p-n birikmasi bilan ta'minlanadi. Substratga salbiy potentsial qo'llanilganda, izolyatsion pn teskari yo'nalishda siljiydi va IMS elementlari joylashgan n-tipli cho'ntaklar har tomondan p-tipi mintaqa bilan o'ralgan va izolyatsiya qilingan bo'lib chiqadi. bir-biriga teskari siljishli pn o'tishlari orqali, ularning qarshiligi doimiy oqim katta. Izolyatsiyaning ishlashi, ayniqsa, yuqori chastotalarda va og'ir ish sharoitida ishlaganda, trubadagi parazitar sig'imlar va oqimlar bilan yomonlashishi mumkin. Diyotni izolyatsiyalash usuli keng tarqaldi. Keyingi, yanada rivojlangan izolyatsiya turi SiO2 qatlami bilan izolyatsiyalashdir. Uni amalga oshirish ko'p sonli texnologik operatsiyalarni talab qiladi. Arsenik diffuziya operatsiyasidan foydalanib, boshlang'IMSh guruh n-tipli kremniy gofretning butun yuzasida nozik past qarshilikli n+ -tipli qatlam hosil bo'ladi. Fotolitografiya yordamida 20 mkm chuqurlikdagi kanallar hosil bo'ladi (1.1-rasm, a), plastinka yuzasida yupqa SiO2 (taxminan 2 mkm) qatlami o'sadi. SiO2 qatlamiga mexanik asos sifatida mo'ljallangan polikristalli kremniy qatlami (taxminan 200 mkm) yotqiziladi. Bir kristalli kremniyning muhim qismini silliqlash va parlatish yo'li bilan olib tashlangandan so'ng, polikristalli kremniydagi SiO2 qatlami orqali kesishgan yagona kristalli SiO2 ning izolyatsiyalangan n-tipli cho'ntaklarining tuzilishi olinadi (1.1-rasm, б). Integratsiyalashgan tranzistorning keyingi tuzilishi yordamida planar texnologiyaga muvofiq shakllantiriladi
tayanch hududlarni hosil qilish uchun borning selektiv tarqalishi (1.1-rasm, в) va emitent hududlarni va kollektorlarga ohmik kontaktlarni hosil qilish uchun fosforning selektiv diffuziyasi operatsiyalari (1.1-rasm, г). Kontakt oynalari uchun SiO2 sirt qatlamini tanlab ishlangandan so'ng,
alyuminiy metallni cho'ktirish operatsiyasi (A1) va qatlamni (A1) keyingi selektiv surtish, IMS elementlarining ulanish diagrammasi hosil bo'ladi (1.1-rasm, д).
Rasm 1.1. SiO2 qatlami bilan IMS izolyatsiyasi




IMS barcha integratsiyalangan elementlar uchun kristall chuqurligidagi tipik tuzilmalarni aniqlaydigan texnologik jarayonlarga muvofiq ishlab chiqariladi. 1.2 va 1.3. IBT ning kristall tekisligidagi o'lchamlari tranzistorning elektr parametrlari bilan belgilanadi va imkon qadar kichik bo'lishi kerak, chunki shu bilan birga, mos elementlarning hosildorligi ulushi ortadi.

konctruksiyalangan va loyihalashtirilgan IMS ning integratsiya darajasi.Tranzistorning ish oqimi (emitter) IBT o'lchamlariga ustun ta'sir ko'rsatadi. Sэopt emitter ulanishining optimal maydoni formula bilan aniqlanadi

1.1
bu erda W_б - IBT bazasining kengligi;
I_э – emitter tokini ish oqimi;
q- 1,6 * 10-19 C - elektron zaryadi;
Dnб - asos orqali kichik tashuvchilarning (elektronlarning) diffuziya koeffitsienti,
tipik tuzilmalar uchun (1.2 va 1.3-rasm) 12 sm2 / s ga teng;
nб - bazaviy mintaqadagi elektronlarning muvozanat konsentratsiyasi.
Kichik tashuvchilar uchun diffuziya koeffitsienti formula bilan aniqlanadi
1.2
bu yerda
K= 1,38 * 10^-23 J / C - Boltsman doimiysi;
T - Kelvin gradusidagi harorat;
μn- kontsentratsiyaga qarab aniqlanadigan bazadagi elektronlarning harakatchanligi
1.4-rasmdagi grafik bo'yicha IMS tayanch maydonidagi aralashmalarning ionlari.
Sэopt o'lchamlarini texnologik jarayonlarning imkoniyatlari cheklanganligi sababli amalga oshirish ko'pincha qiyin. Planar texnologiyadan foydalangan holda (b) elementlarning chiziqli o'lchamlarini olishda btexn 5 mkm ga teng bo'lib chiqadi. Shu sababli, kontakt uchun oksiddagi oynaning minimal o'lchami 12,5 x 12,5 mkm², kontakt oynasidan diffuzning chetiga qadar minimal masofa.
Zona maydoni - 6,25 mkm. Emitter hududining minimal o'lchami 25 x 25 m². Ushbu o'lcham bilan emitter hududlarning maydonini ko'paytirishning aniqligi qiymat bilan belgilanadi.
1.3
IBT parametrlarida sezilarli o'zgarishlarga olib kelishi mumkin. Shuning uchun emitterning maksimal ish hajmini 25 x 35 mikron deb hisoblash kerak. Bu o'lcham emitterning ish oqimi 10-20 mA gacha bo'lgan IBTlar uchun odatiy hisoblanadi.
IBT ning xarakteristikalari ko'p jihatdan tranzistorning turli mintaqalarining o'lchamiga bog'liq. Shuni hisobga olish kerakki, emitter perimetri tranzistorning joriy xususiyatlarini, emitter maydonini, chastota xarakteristikalarini, tayanch maydonini, ulanish sig'imini, asosiy kollektorni va tayanch qarshiligini taqsimlash, kollektor maydoni, kollektor-substrat birikmasining sig'imi va kollektor seriyali qarshiligi. Mikro quvvatli (0,3 mVtgacha) va kam quvvatli (3 mVtgacha) IMSlarda barcha maydonlarning o'lchamlari tranzistorlar minimal ishlashga intiladi, garchi bu mos va mahsulotlarning rentabelligini pasayishiga olib kelishi mumkin.
Ishning bajarilish tartibi.
1 Multisim dasturini ishga tushiramiz.
2 Ishchi oynaga npn va pnp tipli tranzistorlarni olamiz.
3 Ishchi oynada tranzistorning ustida sichqonchani chap tarafini ikki marta bosish orqali tranzistorning parametrlar oynasidan tranzistorni parametrlarini o'zgartiramiz.
4 Osillograf orqali tranzistorlarni kirish chiqish parametrlarini olamiz.


Nazorat savollari
1. BT ning asosiy parametrlari qaysilar .
2. n-p-n o'tishni tushintirib bering?
3. p-n-p o'tishni tushintirib bering?