Т. В. Свистова основы микроэлектроники учебное пособие

2.3. Интегральные диоды 
 
Диоды в интегральных микросхемах предназначены 
для выполнения ряда логических функций переключения элек-
трических сигналов, выпрямления электрического тока, детек-
тирования сигналов. Ранее диоды ИС выполнялись в виде 
структуры из двух областей с различным типом электропро-
водности, т. е. в виде обычного р-п-перехода. В последние го-
ды в качестве диодов стали применяться биполярные транзи-
сторы в диодном включении. Любой из р-n-переходов транзи-
сторной структуры, а также их комбинация могут быть ис-

---

44 
пользованы в качестве интегрального диода. Это оказалось 
удобным для производства. Возможны пять вариантов диодно-
го включения транзистора. Они показаны на рис. 2.13 и не-
сколько отличаются друг от друга параметрами.
а
 
 
 
 
б 
 
 
в 
 
 
 
 
 
г 
 
д 
 
Рис. 2.13. Схема диодного включения и конструкции 
интегральных биполярных диодов типов: а - база - эмиттер
(Б - Э); б - база - коллектор (Б - К); в - база коллектор - 
эмиттер (БК - Э); г - база эмиттер - коллектор (БЭ - К); д - база 
- эмиттер коллектор (Б - ЭК); С
о
 - емкость диода между анодом 
и катодом; C
g
- паразитная емкость на подложку; П - подложка 
В варианте БК - Э замкнуты накоротко база и коллектор. 
У такого диода время восстановления, т. е. время переключе-
ния из открытого состояния в закрытое, наименьшее - единицы 
наносекунд. В варианте Б - Э используется только эмиттерный 

---

45 
переход. Время переключения в этом случае в несколько раз 
больше. Оба этих варианта имеют минимальную емкость (де-
сятые доли пикофарада) и минимальный обратный ток (0,5 - 
1,0 нА), однако и минимальное пробивное напряжение. По-
следнее несущественно для низковольтных ИС. Вариант БЭ - 
К, в котором закорочены база и эмиттер, и вариант Б - К (с ис-
пользованием одного коллекторного перехода) по времени пе-
реключения и емкости примерно равноценны варианту Б - Э, 
но имеют более высокое пробивное напряжение (40 - 50 В) и 
больший обратный ток (15 - 30 нА). Вариант Б - ЭК с парал-
лельным соединением обоих переходов имеет наибольшее 
время переключения (100 нс), наибольший обратный ток (до 
40 нА), несколько большую емкость и такое же малое пробив-
ное напряжение, как и в первых двух вариантах.
Эквивалентные схемы включения транзисторных струк-
тур в качестве диодов содержат собственную емкость диода и 
паразитные емкости, которые оказывают существенное влия-
ние на характеристики диодов. 
Пробивные напряжения диодов зависят от типа исполь-
зуемого перехода. Если применяется небольшой эмиттерный 
переход с сильно легированной областью эмиттера, то про-
бивные напряжения небольшие. Напротив, при использовании 
протяженного, слаболегированного коллекторного перехода 
пробивные напряжения достаточно велики. 
В целом оптимальным вариантом для интегральных схем 
являются структуры типа БК - Э на основе перехода «база-
эмиттер» с закороченным на базу коллектором и тип Б - Э на 
основе перехода «база - эмиттер» с разомкнутой цепью кол-
лектора. 
Остановимся особо на интегральном стабилитроне (рис. 
2.14). Он может быть создан на основе структуры интеграль-
ного транзистора в различных вариантах в зависимости от тре-
буемого напряжения стабилизации и его температурного ко-
эффициента. Обратное включение диода Б - Э используют для 
получения напряжения 5 - 10 В с температурным коэффициен-
том (2 - 5) мВ/°С. Диод работает в режиме лавинного пробоя. 

---

46 
Обратное включение диода БЭ - К применяют для получения 
напряжения 3 - 5 В (используется явление «прокола» базы) при 
температурном коэффициенте - (2 - 3) мВ/°С. Один или не-
сколько последовательно включенных диодов БК - Э в прямом 
направлении позволяют получить напряжение 0,7 В или крат-
ное ему значение с температурной чувствительностью - 2 
мВ/°С. 
Рис. 2.14. Интегральный стабилитрон 
В температурно-компенсированных стабилитронах (рис. 
2.15), сформированных на основе базового и эмиттерного сло-
ев, при подаче напряжения между n
+
-слоями один переход ра-
ботает в режиме лавинного пробоя, а второй - в режиме прямо-
го включения. Температурная чувствительность этих двух пе-
реходов противоположна по знаку, поэтому температурная 
чувствительность такого стабилитрона менее  2 мВ/°С.
Рис. 2.15. Интегральный температурно-компенсированный 
стабилитрон