ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 18.03.2024
Просмотров: 469
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
, хотя коэффициент передачи по мощности может быть больше 1 за счет усиления по напряжению.
Реже используется схема с общей базой, усиление которой значительно меньше. В то же время такое включение обеспечивает равномерное усиление и минимальный фазовый сдвиг в намного бóльшей полосе частот
39. Роль и методы изоляции элементов интегральных схем.
Роль:
Закрытый p-n переход идеальной изоляции не обеспечивает. В нём протекает небольшой обратный ток, у p-n перехода есть также некоторая барьерная ёмкость. То и другое должно учитываться при разработке ИС ,разработок топологии, способов изготовления фотошаблонов, совершенствования методов фотолитографии, способов и методов изоляции ИС.
Методы изоляции:
Основным методом изоляции элементов от подложки является изоляциязакрытымиp-nпереходами.
Поскольку внешние, граничащие с подложкой слои всех элементов являются полупроводником n-типа, а подложка – полупроводник р-типа, между элементами и подложкой существуют p-n переходы (см. рис. 8 – 12). Достаточно закрыть эти переходы подачей обратного напряжения, чтобы перевести их в закрытое состояние, в котором тока в переходе почти нет.
На рис. 13 показано, как такая изоляция осуществляется в ИС с n-канальными МДП-транзисторами. Диоды здесь условно отображают существование p-n переходов между всеми частями транзистора и подложкой.
Рис. 13
Принципиально возможна и диэлектрическая
изоляция элементов ИС. Примером такой изоляции являются ИС «кремнийнасапфире», рис. 14.
Рис. 14
Синтетический сапфир, в отличие от драгоценного природного сапфира, относительно недорог и довольно часто применяется в различных технических устройствах. Он является отличным кристаллическим диэлектриком, очень прочен, прозрачен, устойчив к самым разным воздействиям. Его отличительной особенностью является также идеальное совпадение параметров кристаллической решётки с параметрами решётки кремния.
Обобщённая схема усилителя с обратной связью представлена на рис. 46.
Операционный усилитель (ОУ) – одна из наиболее распространённых АИС, которая примененяется как самостоятельная ИС так и в составе ИС с большой степенью интеграции. Широкое применение ОУ обусловлено их исключительной универсальностью. На ОУ могут быть построены разнообразные усилители, фильтры, корректоры АЧХ и ФЧХ, преобразователи сигналов, генераторы сигналов различной формы.
Она содержит усилитель с коэффициентом усиления по напряжению Ku, часть выходного сигнала которого возвращается на вход через цепь обратной связи с коэффициентом передачи β. Если обратная связь положительная (ПОС), напряжение обратной связи Uoc во входном сумматоре складывается с входным напряжением Uвх. Если обратная связь отрицательная (ООС), эти напряжения вычитаются. Коэффициент усиления усилителя с обратной связью Kuoc определяется формулойБлэка:
K
uoc = Ku /(1 ± β Ku)
Здесь знак «+» соответствует ООС, знак «-» соответствует ПОС. На рис. 47 представлены инвертирующая (а) и неинвертирующая (б) схемы на ОУ с ООС. В обоих схемах R1 и R2 образуют делитель напряжения, через который сигнал с выхода передаётся на вход, т.е. осуществляется обратная связь. Очевидно, что в такой цепи β = R1/(R1 + R2).
Согласно (14), в неинвертирующем включении:
Kuoоc = Ku /(1 + β Ku)
Так как у ОУ Ku » 1 (до 106), легко выполняется условие β Ku » 1 и поэтому единицей в скобках можно пренебречь. Тогда
Kuoоc ≈ Ku /(β Ku) = 1 / β = 1 + R2/R1
10. Контакт металл-полупроводник. Диоды Шотки
наиболее распространенным в электронике типам контактов. Чаще всего это обычный, омический контакт. Его сопротивление невелико, не зависит от знака и величины приложенного напряжения. Ток в омическом контакте связан с напряжением законом Ома. Такие контакты совершенно необходимы для электрического соединения элементов или их частей друг с другом.
Некоторые металлы и полупроводники образуют так называемые контакты Шотки, обладающие односторонней проводимостью. При прямом напряжении Uпр они хорошо пропускают ток (открытое состояние), при обратном напряжении Uобр тока почти нет (закрытое состояние). Такие контакты используются в диодах Шотки и некоторых типах транзисторов.
Характер контакта металл–полупроводник зависит от соотношения работ выхода контактирующего металла qм и полупроводника qп. Если, например, qмqп, будет преобладать поток свободных электронов из металла в полупроводник. При этом в m-n переходе в приграничной области полупроводника образуется избыток свободных электронов, т.е. обогащенный слой, рис. 13,а. В таком виде в контакте свободные электроны имеются во всех его частях, и поэтому он обладает очень маленьким электрическим сопротивлением, т.е. является омическим контактом.
а) б)
Рис. 13
ВАХ омического контакта линейна. Его главным параметром является сопротивление R, которое должно быть минимальным. Оно определяется, главным
образом, параметрами полупроводниковой области, сопротивление которой намного больше. Удельное сопротивление, зависит от концентрации носителей n и их подвижности µn: R = ρL/S = L/ µnnS (18)
Если qм qп, в m-n переходе преобладает поток электронов из полупроводника в металл, рис. 13,б. В n-области образуется обеднённый слой.
Уменьшение концентрации свободных электронов в обеднённом слое приводит к появлению здесь положительного заряда нескомпенсированных ионов донорной примеси. Заряды в приграничных областях создают собственное электрическое поле с контактной разностью потенциалов
к0 = m – п (19)
где к0 – контактная разность потенциалов в равновесном состоянии, т.е. в отсутствие внешнего напряжения.
Чтобы получить открытое состояние контакта, необходимо подать на него прямое напряжение, плюс (больший потенциал) к m – области, минус (меньший потенциал) к n – области. Свободные электроны n – области начнут заполнять обеднённый слой, контактная разность потенциалов уменьшится, потенциальный барьер понизится:
к = к0 – Uпр (20)
Распределение свободных электронов примет вид рис. 13,а. Высокая концентрация свободных электронов во всех частях контакта обусловит протекание большого дрейфового тока, прямого тока Iпр.
При обратном напряжении
к = к0 + Uобр , (21)
т.е. контактная разность потенциалов и потенциальный барьер возрастут. В обеднённом слое концентрация свободных
Реже используется схема с общей базой, усиление которой значительно меньше. В то же время такое включение обеспечивает равномерное усиление и минимальный фазовый сдвиг в намного бóльшей полосе частот
39. Роль и методы изоляции элементов интегральных схем.
Роль:
Закрытый p-n переход идеальной изоляции не обеспечивает. В нём протекает небольшой обратный ток, у p-n перехода есть также некоторая барьерная ёмкость. То и другое должно учитываться при разработке ИС ,разработок топологии, способов изготовления фотошаблонов, совершенствования методов фотолитографии, способов и методов изоляции ИС.
Методы изоляции:
-
Изоляция обратно смещенным p–n-переходом. -
Изоляция диэлектриком. -
Комбинированные методы изоляции.
Основным методом изоляции элементов от подложки является изоляциязакрытымиp-nпереходами.
Поскольку внешние, граничащие с подложкой слои всех элементов являются полупроводником n-типа, а подложка – полупроводник р-типа, между элементами и подложкой существуют p-n переходы (см. рис. 8 – 12). Достаточно закрыть эти переходы подачей обратного напряжения, чтобы перевести их в закрытое состояние, в котором тока в переходе почти нет.
На рис. 13 показано, как такая изоляция осуществляется в ИС с n-канальными МДП-транзисторами. Диоды здесь условно отображают существование p-n переходов между всеми частями транзистора и подложкой.
Рис. 13
Принципиально возможна и диэлектрическая
изоляция элементов ИС. Примером такой изоляции являются ИС «кремнийнасапфире», рис. 14.
Рис. 14
Синтетический сапфир, в отличие от драгоценного природного сапфира, относительно недорог и довольно часто применяется в различных технических устройствах. Он является отличным кристаллическим диэлектриком, очень прочен, прозрачен, устойчив к самым разным воздействиям. Его отличительной особенностью является также идеальное совпадение параметров кристаллической решётки с параметрами решётки кремния.
54.Операционный усилитель с обратной связью. Формула Блэка.
Обобщённая схема усилителя с обратной связью представлена на рис. 46.
Операционный усилитель (ОУ) – одна из наиболее распространённых АИС, которая примененяется как самостоятельная ИС так и в составе ИС с большой степенью интеграции. Широкое применение ОУ обусловлено их исключительной универсальностью. На ОУ могут быть построены разнообразные усилители, фильтры, корректоры АЧХ и ФЧХ, преобразователи сигналов, генераторы сигналов различной формы.
Она содержит усилитель с коэффициентом усиления по напряжению Ku, часть выходного сигнала которого возвращается на вход через цепь обратной связи с коэффициентом передачи β. Если обратная связь положительная (ПОС), напряжение обратной связи Uoc во входном сумматоре складывается с входным напряжением Uвх. Если обратная связь отрицательная (ООС), эти напряжения вычитаются. Коэффициент усиления усилителя с обратной связью Kuoc определяется формулойБлэка:
K
uoc = Ku /(1 ± β Ku)
Здесь знак «+» соответствует ООС, знак «-» соответствует ПОС. На рис. 47 представлены инвертирующая (а) и неинвертирующая (б) схемы на ОУ с ООС. В обоих схемах R1 и R2 образуют делитель напряжения, через который сигнал с выхода передаётся на вход, т.е. осуществляется обратная связь. Очевидно, что в такой цепи β = R1/(R1 + R2).
Согласно (14), в неинвертирующем включении:
Kuoоc = Ku /(1 + β Ku)
Так как у ОУ Ku » 1 (до 106), легко выполняется условие β Ku » 1 и поэтому единицей в скобках можно пренебречь. Тогда
Kuoоc ≈ Ku /(β Ku) = 1 / β = 1 + R2/R1
Десятый билет
10. Контакт металл-полупроводник. Диоды Шотки
наиболее распространенным в электронике типам контактов. Чаще всего это обычный, омический контакт. Его сопротивление невелико, не зависит от знака и величины приложенного напряжения. Ток в омическом контакте связан с напряжением законом Ома. Такие контакты совершенно необходимы для электрического соединения элементов или их частей друг с другом.
Некоторые металлы и полупроводники образуют так называемые контакты Шотки, обладающие односторонней проводимостью. При прямом напряжении Uпр они хорошо пропускают ток (открытое состояние), при обратном напряжении Uобр тока почти нет (закрытое состояние). Такие контакты используются в диодах Шотки и некоторых типах транзисторов.
Характер контакта металл–полупроводник зависит от соотношения работ выхода контактирующего металла qм и полупроводника qп. Если, например, qмqп, будет преобладать поток свободных электронов из металла в полупроводник. При этом в m-n переходе в приграничной области полупроводника образуется избыток свободных электронов, т.е. обогащенный слой, рис. 13,а. В таком виде в контакте свободные электроны имеются во всех его частях, и поэтому он обладает очень маленьким электрическим сопротивлением, т.е. является омическим контактом.
а) б)
Рис. 13
ВАХ омического контакта линейна. Его главным параметром является сопротивление R, которое должно быть минимальным. Оно определяется, главным
образом, параметрами полупроводниковой области, сопротивление которой намного больше. Удельное сопротивление, зависит от концентрации носителей n и их подвижности µn: R = ρL/S = L/ µnnS (18)
Если qм qп, в m-n переходе преобладает поток электронов из полупроводника в металл, рис. 13,б. В n-области образуется обеднённый слой.
Уменьшение концентрации свободных электронов в обеднённом слое приводит к появлению здесь положительного заряда нескомпенсированных ионов донорной примеси. Заряды в приграничных областях создают собственное электрическое поле с контактной разностью потенциалов
к0 = m – п (19)
где к0 – контактная разность потенциалов в равновесном состоянии, т.е. в отсутствие внешнего напряжения.
Чтобы получить открытое состояние контакта, необходимо подать на него прямое напряжение, плюс (больший потенциал) к m – области, минус (меньший потенциал) к n – области. Свободные электроны n – области начнут заполнять обеднённый слой, контактная разность потенциалов уменьшится, потенциальный барьер понизится:
к = к0 – Uпр (20)
Распределение свободных электронов примет вид рис. 13,а. Высокая концентрация свободных электронов во всех частях контакта обусловит протекание большого дрейфового тока, прямого тока Iпр.
При обратном напряжении
к = к0 + Uобр , (21)
т.е. контактная разность потенциалов и потенциальный барьер возрастут. В обеднённом слое концентрация свободных