Файл: Конспект.doc

Резистори

• Так звані дифузійні резистори одержують з бази інтегрального біполярного транзистора (рис.). Опір таких резисторів залежить від концентрації домішок напівпровідника і геометричних розмірів ділянки кристала.

• Номінал опору перебуває в межах десятків Ом – десятків кОм, розсіювана потужність становить 0,1 Вт, допуск номіналу – 15 - 20%. На відміну від звичайних активних опорів дифузійні резистори є частотозалежними з причини впливу бар'єрної ємності ізолюючого – переходу.

• У напівпровідникових ІС застосовуються і т. зв. квазілінійні резистори на МДН – транзисторах з індукованим каналом (рис.). У них використовується ділянка вихідної (стокової) характеристики до настання перекриття каналу. Змінюючи величину напруги U_з, ми перестроюємо квазілінійний резистор. Опір таких елементів набуває значень від сотень Ом до десятків кОм.

• Можуть застосовуватися також т.зв. пінч-резистори, в яких реалізується структура польового транзистора з керувальним p–n переходом.

• Напівпровідниковий інтегральний резистор

Конденсатори

• Найчастіше застосовуються дифузійні конденсатори, в яких основним параметром є бар'єрна ємність p-n – переходу, що, як відомо, залежить від площі переходу, діелектричної проникності ε напівпровідника, концентрації домішок і прикладеної зворотної напруги (рис. )

• Ємність цих елементів набуває значень від 500 до 1500 пФ з допуском ±20%. Номінал ємності визначає фіксована зворотна напруга. Дифузійні конденсатори можуть працювати і як конденсатори змінної ємності: змінюючи зворотну напругу від 1 до 10 В, змінюють ємність у 2-2,5 раза.

• У напівпровідникових ІС застосовують МОН– конден­сатори (т. зв. металооксидні конденсатори) (рис.).

• Однією обкладкою є дифузійний шар n⁺, на якому створюється плівка SiO₂. Поверх цього шару наноситься алюмінієва плівка, яка відіграє роль другої обкладки. Ємність С ≤ 500 пФ, допуск ±25%. У таких конденсаторах, на відміну від дифузійних, немає необхідності строго дотримуватися полярності вмикання. Крім того, в них відсутня нелінійна залежність ємності від напруги.

Дифузійний конденсатор

Іс з інжекційним живленням

• Традиційними недоліками біполярних ІС є:

мала щільність упакування;

висока розсіювальна потужність.

• Ці недоліки подолані в ІС з інжекційним живленням. Ці схеми – насамперед логічні елементи, побудовані відповідно до принципу інжекційного живлення. Вони називаються інтегральною інжекційною логікою (ІІЛ або І²Л). Застосовуються в ВІС, зокрема у мікропроцесорах (серії К 582, К584). І²Л - елементи не мають аналогів у дискретних транзисторних схемах. За щільністю упакування вони перевищують навіть МОН-структури, а за рівнем розсіюваної потужності наближається до КМОН - структур. При цьому зберігається висока швидкодія, властива біполярним ІС. Основою І²Л елемента є схема рис. Елемент являє собою структуру, що складається з двох фізично об'єднаних транзисторів: горизонтального p-­n-­p і вертикального n-­p-­n. Емітерна область p-­n-­p  транзистора називається інжектором і підкладається до позитивного полюса джерела живлення (+Е). Від одного інжектора можуть живитися декілька схем. Вертикальний n­-p­-n  транзистор має кілька колекторів, які служать вихідними виводами логічного елемента. Особливості конструкції: спільна область n – типу є водночас базою p-­n-­p транзистора та емітером n-­p-­n  транзистора і підключається до корпуса; спільна область p – типу служить колектором p-­n-­p  транзистора і базою n-­p-­n  транзистора. За такої фізичної структури не потрібна ізоляція між окремими елементами І²Л, оскільки вони мають спільну n – область. Через це досягається висока щільність упакування (10000 елементів на кристалі). Весь елемент займає площу, що дорівнює площі одного багатоемітерного транзистора. Зображений на рис. типовий елемент І²Л – це логічний елемент НІ (ключ – інвертор).

Елемент І²Л

Іс з інжекційним живленням

• Його електричну схему можна подати у вигляді пари комплементарних біполярних транзисторів: V₂ – багато­колекторний транзистор n-­p-­n, основа ключа; V₁ - p­-n­-p – транзистор, постійно відкритий, який служить у схемах І²Л джерелом струму I_Г. Цей струм створюється інжекцією дірок через ЕП p-­n­-p – транзистора V₁. Тому емітер, який виконує функцію джерела струму, вважається інжектором, а самі елементи – логічними елементами з інжекційним живленням.

• Величина Е = 1,0 - 1,5 В. Через це логічні рівні схеми малі і становлять: U₁ = 0,75 В; U₀ = 0,05 В. І²Л-елемент працює у позитивній логіці. Якщо U_вх =U₁ = 0,75 В, то багатоколекторний транзистор V₂ відкритий, струм I_Г = I_К1 тече в його базу, насичуючи прилад. При цьому на всіх колекторах V₂ буде низький потенціал: U_вх = U₀ = 0,05 В. Якщо ж U_вх = U₀ = 0,05 В, то транзистор V₂ закривається, і струм I_Г =I_К1 потече у вхідне коло. На виході І²Л-інвертора буде U_вх = U₁ = 0,75 В – високий потенціал.