Домашняя работа (Электроника, гр. СВ-51)

Домашняя работа (Электроника, гр. СВ-51)

1) описать принцип работы схемы;

2) выбрать и описать технологию изготовления схемы;

3) нарисовать структуру транзистора;

4) рассчитать параметры элементов схемы;

5) с помощью SPICE рассчитать:

а. передаточную характеристику схемы: UВЫХ (UВХ); по ней – уровни логического нуля (U0) и единицы (U1), запас помехоустойчивости;

б. потребляемый ток: IПОТР (UВХ);

в. переходную характеристику схемы: UВЫХ (t); по ней – времена задержек и фронтов переключения, максимальную рабочую частоту схемы (f max);

г. статическую и динамическую потребляемую мощность;

6) нарисовать топологию всей схемы (в масштабе);

Литература общая

1) И.П. Степаненко. Основы микроэлектроники. – М: Лаборатория Базовых Знаний, 2001. – 488 с: ил.

2) Д. Линн, Ч. Мейера. Анализ и расчет интегральных схем

3) М.Ф. Пономарев, Б.Г. Коноплев. Конструирование и расчет микросхем и микропроцессоров. М.: Радио и связь, 1986.

4) У. Тилл, Дж. Лаксон. Интегральные схемы. Материалы, приборы, изготовление. М. 1985. Т40

5) И.И. Шагурин. Транзисторно-транзисторные логические схемы.

6) Цифровые интегральные микросхемы: Справочник / П.П. Мальцев, Н.С. Долидзе, М.И. Критенко и др. - М.: Радио и связь, 1994. - 240 с.: ил.

7) Богданович М.И., Грель И.Н. Цифровые интегральные микросхемы: Справочник. Минск. 1996.

8) Алексенко А.Г., Шагурин И.И. Микросхемотехника. М.: Радио и связь, 1990.

Литература по МОП-схемам

1) Валиев К.А., Кармазинский А.Н., Королев М.Р. Цифровые схемы на МДП-транзисторах. М. 1971. 621.382 В15

2) Коледов А.А., Волков Н.И. и др. Конструирование и технология микросхем.
М. 1984.

3) Маллер Р., Кейминс Т. Элементы интегральных схем. М. 1989.

4) Аваев И.А., Наумов Ю.Е., Фролкин В.Т. Основы микроэлектроники. М. 1991.

5) Р. Кроуфорд. Схемные применения МОП-транзисторов. Мир 1970. К83

6) Интегральные схемы на МДП-транзисторах. Пер. с англ. под ред. А.И. Кармазинского. М. 1975.

7) Р Кобболд. Теория и применение полевых транзисторов. Энергия 1975.

8) Агаханян Т.М., Плеханов. Интегральные триггеры устройств автоматики А23

Литература по схемам на GaAs

1) Арсенид галлия в микроэлектронике. Под ред. Н. Айненрука, У. Уиссмена,
Мир 1988.

2) Полевые транзисторы на арсениде галлия. Принципы работы и технология. Под ред. Д.В. Ди Лоренцо, Д.Д. Канделуола. М. Радио и связь. 1988.

3) Шур Михаил, Современные приборы на основе арсенида галлия: Пер. с англ.-М.: Мир, 1991.- 632 с., ил.

4) Сугано Т., Икома Т., Такэиси Ё., Введение в микроэлектронику: Пер. с яп.-М.: Мир, 1988.- 320с., ил.

Литература по И2Л-схемам

1) И.И. Шагурин, К.О. Петросянц Проектирование цифровых микросхем на элементах инжекционной логики.

2) Н.А. Аваев, В.Н. Дулин, Ю.Е. Наумов. Большие интегральные схемы с инжекционным питанием.

Биполярные транзисторы

Параметры модели биполярного транзистора (тип модели – npn):

Парам.	Описание	Значение
BF	коэффициент усиления тока базы в нормальном режиме, ед.
BR	коэффициент усиления тока базы в инверсном режиме, ед.	0,1
IS	ток насыщения, А	1∙10^–13
RB	сопротивление базы, Ом	рассчитывается
RC	сопротивление коллектора, Ом
TF	время пролета базы в прямом включении, с	1,2∙10^–10
TR	время пролета базы в обратном включении, с	0,7∙10^–7
CJE	ёмкость эмиттерного p-n-перехода, Ф	рассчитывается
CJC	ёмкость коллекторного p-n-перехода, Ф	рассчитывается
NF	коэффициент эмиссии эмиттерного перехода, ед.	1,1
NR	коэффициент эмиссии коллекторного перехода, ед.	1,4
VAF	Коэффициент Эрли в прямом включении, ед.
VAR	Коэффициент Эрли в обратном включении, ед.

Технологические и геометрические параметры биполярного транзистора, значения которых необходимо выбрать:

Парам.	Описание	Значение
R SБ	Поверхностное сопротивление пассивной области базы, Ом/□	® 100¸300
xjк	Глубина залегания p-n перехода база-коллектор, м	® (1¸3)∙10^–6
xjэ	Глубина залегания p-n перехода база-эмиттер, м	® (0,5¸2,5)∙10^–6
wэпи	Толщина эпитаксиального слоя, м	® (5¸12)∙10^–6
xjn	Толщина скрытого n^+ слоя, м	® (5¸15)∙10^–6
Cpn 0	Удельная ёмкость p‑n-перехода, пФ/мкм^2	® (1¸3)∙10^–3
l Э, d Э	длина и ширина эмиттера, м	® подобрать минимально возможное значение
l Эк, d Эк	длина и ширина контакта к эмиттеру, м
l Б, d Б	длина и ширина базы, м
l Бк, d Бк	длина и ширина контакта к базе, м
l Кк, d Кк	длина и ширина контакта к коллектору, м
d ЭБ	расстояние между контактом базы и границей эмиттера, м

Дополнительные формулы для расчёта:

Сопротивление базы:

Ёмкость p‑n-перехода: , где – площадь перехода

МОП-транзисторы

Параметры модели МОП-транзистора (тип модели – nmos и pmos):

Парам.	Описание	Значение
L	длина канала, м	рассчитывается
W	ширина канала, м	рассчитывается
AS	площадь истока, м^2	рассчитывается
AD	площадь стока, м^2	рассчитывается
PS	периметр истока, м	рассчитывается
PD	периметр истока, м	рассчитывается
LEVEL	уровень подключаемой модели
VTO	пороговое напряжение, В	0,8 (n); –0,8 (p)
TOX	толщина подзатворного окисла, м	задано в варианте
XJ	глубина залегания p-n переходов исток-подложка и сток-подложка, м	0,6∙10^–6
NSUB	концентрация примеси в подложке МОПТ, м^–3 (подставить в SPICE в виде см^–3)	5∙10^22 (n); 2∙10^22 (n)
LD	длина области перекрытия затвор-исток и затвор-сток, м	0,05∙Δ
UO	подвижность электронов/дырок в канале МОПТ, м^2/(В×с); (подставить в SPICE в виде см^2/(В×с))	0,06 (n); 0,04 (p)
CGSO	удельная ёмкость перекрытия затвор-исток, Ф/м	рассчитывается
CGDO	удельная ёмкость перекрытия затвор-сток, Ф/м	рассчитывается
CJ	удельная донная ёмкость перехода исток (сток) – подложка, Ф/м^2	рассчитывается
CJSW	удельная боковая ёмкость перехода исток (сток) – подложка (на единицу периметра), Ф/м	рассчитывается

Технологические и геометрические параметры МОП-транзистора, значения которых необходимо выбрать:

Парам.	Описание	Значение
L, W	Длина и ширина канала, м	® подобрать исходя из необходимой крутизны
AS, AD, PS, PD	Площади и периметры областей стока и истока	® подобрать минимально возможное значение
	Длины и ширины контактов (все контакты квадратные)
Cpn 0	Удельная ёмкость p‑n-переходов исток (сток) – подложка, пФ/мкм^2	® (1¸3)∙10^–3

Дополнительные формулы для расчёта:

Ёмкость p‑n-перехода донная: CJ =

Ёмкость p‑n-перехода боковая: CJSW =

Ёмкость перекрытия затвор – исток (сток): CGDO = CGSO = C_ox ∙LD

Удельная ёмкость подзатворного оксида: C_ox ∙= e₀e_ox/t_ox

Дата добавления: 2015-09-29