Соклоф С. Аналоговые интегральные схемы (1988) (1095417), страница 21
Текст из файла (страница 21)
Аналогичным образом дырки инжектируются из р-области в и- область и становятся там неосновными носителями. По мере того как иижектированные неосновные яосители перемещаются в глубь соответствующей области полупроводника, их число монотонно уменьшается благодаря рекомбинации с основными носи. талями. Среднее время жизни инжектнрованных неосновных носителей может составлять от менее ! мкс для сильнолегированного 1а"- или р -кремния) до -!О мкс для слабо или умеренно легиро. ванного кремния. 1-'ели смещение иа рп-переходе резко меняется с прямого на обратное, то иижектированные неосновные носители могут начать перемещаться в обратном направлении, возвращаясь на ту сторону (1с/))) ьс гьь = /е (гьь /!)). Поскольку коллекторный ток транзистора, работающего в активном режиме, сравнительно слабо зависит от коллекторного напряжения, падение напряжения на последовательном сопротивлении коллектора 1, г„не должно влиять на падение напряжения в диоде.
Следовательно, эффективное значение последовательного сопротивлении диода приближенно равно гьь /р и обычно составляет всего несколько ом. На эквивалентной схеме диода 4, приведенной на рис. 2.40, показаны составляющие 1н и /с полного тока диода при прямом смеще ~$ тг — ф( Ь' гав Глава 2 перехода, откуда они были инжектнрованы. Таким образом, через диод может протекать большой обратный ток в течение периода времени, называемого временем накопления и зачастую составляю. щего основную часть времени обратного восстановления диода, Образующие этот большой обратный ток избыточные неосновные носители через короткий период времени исчеза!от как в резуль. тате их обратного перехода в ту область, из которой они были инжектпрованы, так ц вследствие их реколвбннации с основнымн носителями. 7мит ентир ыц вы!~' Жарни, инаеентииаеанчые ил аа выдеччттар еб юйсюе ау Рнс.
2.4!. Распределение неосновных носителей в транзисторе в активном ре. жиме. уира р Кенпентир Х вЂ” ч- ймиттер Днодная конфигурация, соотаетству!оцгая услови!о )лен -- — — О, обеспечивает малое время накопления благодаря тому, что большую часть тока прямосмещенного перехода эмиттер †ба образует ток электронов, инжектируемых из эмнттера и'-типа в базу р-типа, тогда как ток дырок, ннжектируемых из базы в эмиттер, весьма незначителен. Благодаря очень малой толщине базы инжектируемые в базу электроны очень быстро достигают коллектора. Время переноса электронов через базу очень мало (=-100 пс), так что в л!обой момент времени число электронов, находящихся в базе, невелико.
Именно по этой причине данная диодная конфигурация обеспечивает очень малое время накопления ( 6 нс). Для сравнения можно указать, что при диодной конфигурации, соответствующей условию !с = О, время накопления составляет 70 нс. В этом случае результирующий ток электронов, проходящих из базы в коллектор, равен нулю, поэтому происходит накопление неосновных носителей (электронов) в базе. На рис.
2.4! показано распределение неосиовных носителей в транзисторе в активном режиме для случая 7св = О. На рис. 2.42, а показан диод с барьером Шотки. В диоде такого типа при подаче прямого смещения на контакт металл — полупро- 117 Инлыгрольнмг схгльм ремний и "агапа ь'1 Кои Д !ми 100иае ьвь 0 200 400 ЕОО ВОО 1000 Прямое напряжение, тр, мй рис, воды.
2.42. и — диод с барьером Шатки прн примом смеьценин; б сравнении .тьт-амперных характеристни кремниевых диодов с барьером Шоткк и о рл-переходом. 1!8 Глава 2 водник (барьер Шотки) происходит инжекция носителей только одного типа — электронов; они инжектируются из полупровод ника л-типа в металл. 1(аждому электрону, инжектируемому из полупроводника в металл, соответствует один электрон, выходя щий из металла н перемещающийся по внешней цепи снова в полуХетллл(иь или РЪ) Рь51) Зпитилсилльпыи слои пбтипи йлеьер Шотпи Ркс. 2.43, Диод с Оарьа- ром Шатки. Подлооеспа и'- типа еГелллл !млимгьав Рис. 2.44.
Диод Шатки к охранным кольцом. !сирлинеееольио опитиксилльмь а слой и,.; па оелепспл пьтипа Ь диоде Шотки, показанном на рис. 2.43, имеет место локальное повышение напряженности электрического поля у краев кон. тактного окна. Это обусловлено сильной кривизной металлического контакта на указанных участках. Результатом может быть снижение напряжения пробоя. Диод Шотки, показанный на рис. 2.44, имеет охранное кольцо р'-типа, расположенное вокруг края вытравленного в окисле окна. Назначение этого кольна— увеличить ширину барьера и уменьшить напряженность электрического поля в полупроводнике в окрестности края окна и таким образом повысить папряя:епис пробоя н снп ить ток утеоки через переход. На рис.
2,45 показан диод Шотки, входящий в состав ИС. Диоды Шотки часто подключают параллельно переходу коллектор †ба транзисторов, используя их в качестве фиксирующих проводник. Поскольку в полупроводнике не происходит ни инжекцип, ни накопления неосновпых носителей, время накопления в диодах с барьером Шотки практячески равно нулю. Поэтому эти диоды характеризуются очень высокой скоростью переключения. Еще одно преимущество диодов с барьером Шотки заключается в том, что прямое падение напряжения в них примерно вдвое меньше, чем в диодах с рп-переходом: как правило, оно составляет 250 — 350 мВ в дпапаз сне токов ! — 10 мА (рис. 2.42, 6).
Интегральные схемы 119 диодов. Таким путем удается ускорить переход транзистора из режима насыщения в активный режим, т. е. повысить скорость переключения. Для отпирания диода Шотки требуется напряжение 0,25 В, а для отпирания рп-перехода коллектор — база 0,5 В.
Следовательно, когда транзистор находится в режиме насыщения, Мжиялиеае4ия (А)) еулстллжяа и-еяииа Рас. 2ЛЗ, Диод Шатка в составе ИС, диод Шатки препятствует отпиранн1О пЕрЕхода коллЕктОр — база. Таким путем удается избежать инжекции электронов (в случае прп-транзистора) из коллектора в базу и значительного повышения концентрации неосновных носителей (злектронов) в базе, имеющего место в обычном транзисторе. Время накопления неосновных носителей в транзисторе снижается, и он быстро выходит из насыщения. я'иллеяятиЛ,?миягятеух йлда .е юсиа алел" Ладыжка 1х-леала Ркс, 2.46, Интегральный трааакстор с фнкскрукачкм диодом Шатка, Диоды Шотки обычно являются частью транзисторной структУРы ИС (рпс.
2.46). Диод Шотки в комбинации с транзисторами часто сто используется во многих переключающих схемах, в том числе компараторах напряжениями ТТЛ, таких, как 54 а.5, 74 4.5, 54 3 и 74 8, !20 Гапка 2 2.14.2. Сгппбилгттроны, Со структурой прп-транзистора, вхо. дящего в состав ИС, связаны три рп-перехода: эмиттер — база, коллектор — база и коллектор — подложка.
Переходы коллектор //атон Жгнгоо" Рис, 2.47, Сгабилнтрон нноо таааг база и коллектор — подложка имеют напряжения пробоя 50 В, Поскольку рабочие напряжения схемы, как правило, меньше 50 В, эти два перехода не могут быть использованы в ИС в качестве стабилитронон. Однако переход эмиттер †ба, напряжение пробоя которого составляет 5 — 8 В, вполне ь.ожет выполнять такую функцию (рис, 2.47).
А'атоа Яратноонлгаонный отаолллтрон,ггН +Зад'С 77рлноонолголный олЫ, 7НН -Л 7гга'Г лнохт а 7Гато г,енохг Ладлоогона рттала Рис. 2.48. Мнил ральимй стнбнлитрои с температурной комиенсацнсй: а— схема температурной компенсации стабилитрона; б — структура интегрального стабилигрона с температурной компенсацией, Температурный яоэ4фиг4ггеят нпггряженгтя (Т7т гг "Э стабилятРона опРеделЯетсн выРажением ТКН = г7Рк/пТ. Если стабнлитроном служит обратносмещениый переход эмнттер — база, то ТКН ж +3 мВ/' С. Температурный коэффициент прямого падения напряжения на переходе эмиттер — база отрицателен и прибли>ценно Интегральные схемы равен — 2,2 мВ/' С.
Если включить стабилитрон последовательно с прямосмещенным диодом, то положительный температурный коэффициент напряжения стабнлитрона может быть отчасти компенсирован отрицательным температурным коэффициентом прямого падения напряжения диода (рис. 2.48, и).
На рис. 2.48, б показана структура стабилитрона с температурной компенсацией в интегральном исполнении. Стабилитрон и компенсирующий диод расположены на общей подложке, содержащей и-область коллектора и р-область базы. 2.15. Резисторы в интегральных схемах На рис. 2.49 показаны различные конфигурации используемых в ИС резисторов и приведены соответствующие типичные значения поверхностного сопротивления. Наибольшее распространение получил диффузионный резистор, получаемый в ходе того же самого диффузионного процесса, который служит для создания базы транзистора (рис. 2.49, и).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
