Модель Эберса - Молла.

Для анализа работы транзистора в схемах Дж.Д.Эберс и Дж.Л.Молл в 1954 г. предложили простые и удобные модели транзистора, различные варианты которой широко используются на практике. В эти модели входят управляемые источники тока, управляемые токами, учитывающие связь между взаимодействующими p - n -переходами в биполярном транзисторе. Эти модели справедливы для всех режимов работы транзистора.

В основе модели Эберса—Молла лежит идея разложения токов через эмиттерный и коллекторный переходы на инжектируемую и собираемую составляющие:

Здесь 1_{(V_be) и 1₂(V_bc) — инжектируемые составляющие токов эмиттера и коллектора, соответственно.

Простейшим вариантом низкочастотной модели Эберса-Молла является модель с идеальными p - n -переходами и двумя источниками тока. На рис. 3.11 представлена такая модель.

Простейшим вариантом низкочастотной модели Эберса-Молла является модель с идеальными p - n -переходами и двумя источниками тока. На рис. 3.11 представлена такая модель.

рисунок 3.11

Здесь a_ст,и - коэффициент передачи коллекторного тока в инверсном режиме; i_э, i_к - токи, текущие через переходы, они определяются соотношениями:

I_э,s, I_k,s- обратные тепловые токи коллектора и эмиттера соответственно.

В некоторых источниках и справочниках используются обозначения для обратных тепловых токов в виде IЭБК и IКБК, причем эти тепловые токи измеряются при короткозамкнутых коллекторе для IЭБК и эмиттере для IКБК. Кроме того, в аналитических соотношениях иногда используются обозначения IЭ0 и IК0, равные

отражающие обратные токи эмиттера и коллектора при обрыве коллектора или эмиттера соответственно.

В соответствии с первым законом Кирхгофа для токов эмиттера и коллектора схемы рис.3.11 имеем

47.Классификация интегральных микросхем и дискретных приборов.

52. Классификация интегральных микросхем и дискретных приборов

Интегральные микросхемы (ИМС) подразделяются:

- по виду обрабатываемого сигнала на аналоговые (непрерывный во времени сигнал) и цифровые (дискретный сигнал),

- по способу изготовления и структуре на гибридные, пленочные и полупроводниковые,

- по степени интеграции на малые (10 элементов на кристалл), средние (100 элементов), большие(1000) и сверхбольшие (>10000),

- по быстродействию и т.д.

Маркировка ИМС по ГОСТ 18682-73 позволяет определить по ее названию ряд параметров. Первая цифра: 1,5,7 означает, что это полупроводниковые ИМС, если 2,4,6,8 - гибридные ИМС, 3 - прочие. Вторая и третья цифры определяет номер разработки. Далее следуют две буквы, которые связаны с функциональным назначением ИМС, а последняя цифра - это номер в данной серии. Например, К155ТМ3 - полупроводниковая ИМС, 55 серия, D-триггер; К140УД8 - операционный усилитель из 40 серии (буква К у полупроводникового прибора говорит о материале подложки, в данном случае - кремний, например КТ315 - кремниевый транзистор).

Полупроводниковые ИМС подразделяются на биполярные и с МОП структурой (т.е. Металл-Оксид-Полупроводник), причем первые - более быстродействующие, а вторые имеют большую степень интеграции и меньшую потребляемую мощность. Среди аналоговых ИМС наибольшей популярностью пользуются операционные усилители (ОУ), на базе которых легко построить большое количество электронных схем, таких как усилители, интеграторы, логарифматоры, генераторы и т.д. Цифровые ИМС находят очень широкое применение не только в компьютерных системах, но и в системах связи, а также в бытовой технике.
Цифровые микросхемы могут по идеологии, конструкторскому решению, технологии относится к разным семействам, но выполнять одинаковую функцию, т.е. инвертором, триггером или процессором. Наиболее популярными семействами можно назвать у биполярных ИМС: ТТЛ (транзисторно-транзисторная логика), ТТЛШ (с диодами Шоттки), ЭСЛ (эмиттерно-связанная логика), у МОП: n-МОП и КМОП. Цифровые микросхемы оперируют с дискретным сигналом (например, есть сигнал - логическая единица "1", нет сигнала - логический нуль "0") и могут быть описаны в терминах булевской алгебры. Некоторые простые устройства на основе цифровых ИМС будут описаны ниже.

Дискретным автоматом называют модель дискретного устройства, отражающую только его свойства по переработке сигналов. В таком автомате выделяются множества состояний входов а={ x1,x2,…xn} и выходов v={z1,z2,…zq}, а также внутренних состояний S={s1,s2,…sr}.
Сигналы при этом двузначные, а элементы памяти двоичные, т.е. каждый с двумя внутренними состояниями.
В зависимости от вида функций выходов, представляющих собой зависимость значений сигналов на каждом выходе от состояния входов а и внутренних состояний элементов памяти s в данный момент времени, дискретные автоматы делят на два класса: комбинационные автоматы и автоматы с памятью.
В комбинационном автомате, называемом так же автоматом без памяти, или комбинационным устройством, каждый сигнал на выходе (логические 0 или 1) определяется лишь сигналами (логические 0 или 1), действующими в данный момент времени на входах автомата, и не зависит от сигналов, ранее действовавших на этих входах. Комбинационный автомат не имеет памяти, он не хранит информации о своей прошлой работе.
Функция выходов для комбинационного автомата
Zj(t)=fj(a(t)), где Zj(t) - сигналы на j-м выходе автомата в момент времени t. A(t) - значение сигналов на всех входах автомата (множество состояний входов). В автоматах с памятью, называемых также последовательностными устройствами, выходной сигнал определяется не только значениями сигналов на входах в данный момент времени, но и его внутренним состоянием. Внутреннее состояние автомата зависит от состояний его элементов памяти. Дискретные устройства с памятью, имеющие конечное число состояний, называют конечными автоматами. Функционирование автомата, т.е. состояния его входа, выхода и памяти, рассматривается в дискретные моменты времени. T0, t1, t2…, интервалы, между которыми называются тактами.
Устройства ЭЛС исполняются как на электромагнитных реле, так и на бесконтактных элементах.

48.Полупроводниковые приборы с использованием перехода металл-полупроводник.

49.Структура интегрального конденсатора.

50.График «жизненного» цикла изделий.

51.Принцип работы и конструкция инжекционного вентиля.

52.Эквивалентная схема интегрального резистора.

53.Система параметров светоизлучающего диода.

54.Работа биполярного транзистора в ключевом режиме.

55.Вольтамперная характеристика р-n перехода и диода Шоттки.

56.Способы включения биполярного транзистора.

57.Расчет параметров интегрального резистора.

58.Система электрических параметров логических схем.

59.Технологический процесс изготовления полевого транзистора.

Полупроводниковые элементы на полевых транзисторах (рис. 2.1.12, 2.1.13) не требуют электрической изоляции и в этой связи технологический процесс содержит меньшее число операций.

В качестве примера ниже приведен технологический процесс ИМС, выполняемых на базе МДП- транзисторов n–p–n- типа с индуцированным каналом (рис. 2.1.12, а).

Последовательность выполнения операций и связанные с этим структурные изменения в поперечных разрезах подложки показаны на рис. 2.2.2. Используется подложка кремния p -типа диаметром от 60 до 250 мм. После очистки и последующего окисления выполняется фотолитография (первое маскирование) с травлением, открывающим всю площадь будущего элемента.

Далее осуществляется второе окисление до толщины 0,1…0,3 мкм в площади элемента. На созданном оксиде производится вторая литография, в процессе которой над затвором оксид сохраняется, площадь над будущими

областями стока и истока от оксида освобождается.

После соответствующей подготовки производится диффузия бора, создаются тем самым области стока–истока. Температура процесса 1000…1100 °С, в качестве источника бора может использоваться диборан В2Н6 или

галогениды бора BCl3 и BBr3. В случае использования галогенидов ведут окислительную диффузию для устранения эрозии поверхности. При этом в газовую смесь добавляют кислород и на поверхности кремния

образуется слой SiO2B2O3. Из этого слоя и производится загонка примеси, что позволяет более точно регулировать необходимый профиль концентрации носителей на заданной глубине.

Третья фотолитография проводится для вскрытия окон в диэлектрике над областью затвора с целью последующего прецизионного окисления для создания диэлектрического оксидного слоя толщиной порядка

0,02 мкм.

В дальнейшем выполняется четвертая литография для вскрытия окон под омические контакты стока–истока, производится напыление слоя алюминия по всей площади и последующая пятая литография с целью получения

топологии межэлементных соединений и контактных площадок.

Основные обрабатывающие процессы заканчиваются напылением или осаждением защитного слоя

(пассивация).

60.Система статических и динамических параметров интегральных схем.

61.Зависимость параметров биполярного транзистора от температуры.

62.Первый и второй закон Мура.

63.Зависимость параметров полевого транзистора от температуры.

64.Способы включения полевого транзистора.

65.Структура интегрального конденсатора, изготовленного по биполярному технологическому процессу и его параметры.

66.Структура интегрального конденсатора, изготовленного в МОП - техпроцессе и его параметры.

67.Основные параметры МОП - транзисторов.

68.Конструкция интегральных биполярных транзисторов в диодном включении.

69.Классификация МОП - транзисторов.

70. Понятие «жизненного» цикла полупроводниковых изделий.

Дата добавления: 2015-09-06