Соклоф С. Аналоговые интегральные схемы (1988) (1095417), страница 29
Текст из файла (страница 29)
Найти ток /рв при Уоз = +!2 В. (Ответ, /оз = 1,68 А.) д) В упомянутом выше МОП-транзисторе глубина»/.области истока составляет 2,0 мкм. Найти емкость затвор — исток С „. (Ответ; 4! пФ,) 2.17. Паленой транзистор с рп-переходом и с ималантиршанным р-каналом р-канал в полевом транзисторе с рл-переходом сФормирован нмплантацией ионов бора в эпитаксиальный л-слой (рнс. 2,25, е).
а) Показать, что напряжеине отсечки Ур этого транзистора приближенно определяется выражением Ун = д~рэ/2зМа — !Ош где ср — доза имплантации, Ма — концентрация примеси в эпитаксиальном слое, Уса — контактный потенциал. б) Найти, какая требуется доза имплантапин, чтобы получить транзистор с наприженнем отсечки +4,0 В, если Ма = ! ° 1Оы см-з (0,6 Ом см) и Уор —— 0,8 В. (Ответ: чз =- 7,91 !О'т см-з.) в) Зная, что средияи подвижность дырок в имплантированном слое составляет 200 смэг(В с), найти поверхностное сопротивление этого слоя.
Принять, что напряжение смещения затвор — канал обеспечивает минимальное сопротивление канала (т. е. переход находится либо прв нуленом, либо при небольшом прямом смещении). (Ответ: 39 454 Ом/квадрат.) г) Найти г„, (ОЫ, /алли с/,О, если Длина канала 8 мкм, а ширина 160 мкм.
для нахождения /азз можно использовать следующее приближенное соотношение: /азз — — — Ур/]3гсг <Оы>], (Ответ: !973 Ом, — 0,676 мА, 0,338 мСм.) д) Выполнить предыдущие задания для Ага = 1 !О'т см з (0,09 Ом см). (Ответ; зр = 2,502 1О'е см з, //з = ! 2 476 Ом/квадрат, г, Оз„!= 624 Ом, /азз = — 2,14 1иА, и/го = 1,069 мСм.) е) Спроектировать транз1зстор, удовлетворяющий следующему техническому заданию: Ур = +2,2 В и /ааз = — 100 мкА. Концентрация прн меси а эпитакснальном слое — 1 !О'е см-а (0,6 Ом см), длина канала !0 мкм. Определить дозу имплантации гр и ширину канала (У. Принять, что средняя подвижность дырок в р-канале 200 см'~(В с), контактный потенциал 0,8 В.
(Ответ: ~р = 6,25 10тт см ', )У = 50 мкм.) 2,18. МОП-транзистор с ионна-гегиросонным каналом, рабоашющий с обеон"" нием, МОП-транзистор с обеднением может быть получен путем модпФи кацни структуры, показанной ва рис. 2.25, в: поверх имплантированного р-канала осаждают тонкий оксидвый слой, а на него наносят электрод Иншегрлльльм схемы затвора.
р-каиал формируется путем имплантации малой дозы низко. энергетических ионов бора и последующего низкотемпературного ( 700 'С) отжита, в процессе которого происходит активация пмплантнрованных ионов — их проникновение в узлы кристаллической решетки кремния. а) Показать, что напряжение отсечки транзистора приближенно определяется выражением Ур= (чфгсх(асх) — Уор, где ф — доза имплантации, а Уол — контактный потенциал затвор — кремний (обычно лежащий в пределах от О до 0,5 В) б) Найти дозу имплантации гр, необходимую для получения напряжения отсечки +4,0 В, если толщина окисла Го„= 80 нм. Принять, что Усе ег О, как в случае прибора с кремниевым затвором.
(Ответ: 1,05 10'ь см-ь.) в) Найти минимальное (т. е. при Уоз = 0) поверхностное сопротивление р-канала. Прииятгь что средина подвижность дырок в канале 200 смИ(В с). (Ответ: 29,74 кОм(квадрат.) г) Найти ге, !ОЫ1, (рлл и ажш еслиДлняа канала Е = 8,0 мкм, а ширина йс = 40 мкм. (Ответ: 5,55 кОм, 224 мкЛ, 1!2 мкСм.) д) Показать, что справедливы приближенные иыражения lрзз мь = (з„„й Ь((,„5) Ух и а(,о = 'lь(з,„й,)У)(,„С) Ун. е) Сравнить данный транзистор с транзистором, рассмотренным в задаче 2,17. Каковы сравнительные достоинства н недостатки этих двух прибо. ровР 9.
Изино-лггироеаннмй резистор г ИС. р.слой с поверхностным сопротивлением 5000 Ом/квадрат и глубиной 2,0 мкм создается путем имплантации ионов бора с последующей разгонкой при 1!50 'С. Подложка легированв фосфором с концентрацией 1 10" см-'. Найти; а) среднее удельное сопротивление слоя (отвст. 1,0 Ом см); б) поверхностную концентрацию бора (ответ: 4 10ы см ь); в) время разгонки (отвст: 45,2 мин); г) дозу имплантации (ответ; 3,7 10'" см-'); д) среднюю подвижность дырок в слое (ответ: 338 смщ(В с)); е) время имплантации для пластины диаметром 100 мм при токе пучка 5 мкЛ и прямоугольном растре сканирования (ответ; 11,8 с); ж) площадь, занимаемую на кристалле !.МОм резистором, если ширина линии резистора !5 мкм в шаг размещения линий 15 мкм (ответ: 0,1 ммь); з) емкость на единицу площади и суммарную паразитиую емкость 1-МОм резистора при обргпном смещении 10 В (ответ: 27,8 пФ!ммь, 1,25 пФ); и) предельную частоту (по уровню 3 дБ) для данного резистора (ответ; 254 кГц).
2.20. МЕП-транзистор ла арсениде галлия, МВП.транзистор на СьзАз, подобный показанному на рнс. 2 9, имеет канал, сформированный имплантацией малой дозы и>шкоэнергетических ионов и последующей операцией кратковременной разгоихи и отжига. а) Принять, что гауссово распределение примеси в канале может быть аппроксимировано прямоугольным распределением. (!оказать, что для напряжения отсечки в этом случае справедливо выражение Ул = = йфгс(з — )сш где гр — доза имплантации, г,— толщина канала, Уср — контактйый потенциал металл — полупроводник (для барьеров Шотки иа баЛь он обычно составляет — 0,8 В).
б) Зная, что имплантированный канал имеет поверхностную концеитрацню примеси И (О! = 2 !О" см-з, а на расстоянии от поверхности 0,25 мкм концентрация снижается до 2 !О'ь см з, найти: 1) дозу имплантации (ответ: 2,065 1Оы см ь); 2) напряжение отсечки, используя приближенное выражение пункта (а) пРн 1',р-— 0,8 В и Гс = 0,25 мкм (длЯ Сайз зг= 10,9) (ответ! — 7,77 В); Глава 2 3) тл»1ОМ! )озз н 8!«о при длине канала Е= 2,0 мкм и шнрине )р = — 10 мкм.
Средняя подвижность электронов в иан 5000 смвт(В с) (ответ: !21 Ом, 21 мА, 5,5 мСм); 4) минимальное вреыя переноса исток — сток н соответствуюту Ую предельную частоту при скорости насышения для электронов в ОаАь 10' см!с (ответ: 20 пс, 8,0 ГГи). *в) Исходя нз гауссова распределения примеси в канале н используя уравнение Пуассона, составить программу машинного расчета напри. женпя отсечки. Найти напряжение отсечки и сравнить получении~ значение с приближенным результатом пункта (б, 2), ЛИТЕРАТУРА Ват.(ео А. Беппсопдис1огв ап«1 Е)ес1гоп)с Реч(сев, РгепИсе-НаП, 1984.
Витует )7. М,, Ролосал )7, Р. Рипдашеи(а!з о! БП!соп !п1едга)ед С!гси!1 Реч)се ТесЬпо!оду, «то1. 1, РгепИсе-НаП, !967. Сателгдлд Н. )7. Е1ес1гоп)с 1п1едга1ед Яуь(етпь Рев)дп, Уап Мтм(гапд Пе!пЬо)д 1972. Са!«(аюг )7. А. Мкгое!ее!гоп!св: Ргосеьь)п8 апд Реч!се РеИдп, %Псу, 1се) СоллеИу 7. А. Апа)ой 1п1е8га1ед С)гсиИв, %!!еу, 1975. Еттутлдег,/, ЛррПсаИол Сонь)дегаИопз !ог 1лпеаг !п1едга1ед С!гси!Ь, )чПеу, 1970. Е!тмртисд Н.
О. УЕ51 Е!ес1гоп)см М!сгов1гис1иге 5с)епсе, Асвдешк Ргевв, 1982, Еоу(е! М. М!сгое1естгоп1сь: Вамс Рппс!р1ев, С1гсиИ Реь)йп, РаЬпсаИоп ТесЬпо. !оду, Пеьеагтп апд ЕдисаИоп Люос!аИоп, 1972. ОлалаТ Б. )(, Тпе ТЬеогу впд РгасИсе о1 М! тое!ес(гошсь, )1«Пеу, 1968. О(шет А. В., БиЬау-Бйатрт О. Е. ! п1едга1ед С!сш1 Еп8!пеег!прь Лдд)воп-тхтев!еу, 1977. Отиу Р. )7., Меует )7, О. Лпа!уяв апд Реь)дп о! Лпа)од!п1едгв1ед С(сшЬ, Т)тйеу, 1984. ОтеЬеле А. В.
Лпа!од !п1едга1ед С!гсш1 Рев!дп, Уап Хомгапд Ке!пЬо)д, !972. (Имеется перевод: Гребен А, Б. Проектирование аналоговых интегральных схем. — Мл Энергии, 1976.) Отвис Л. Б. РЬуюсь апд Тссппо1ойу о! Бепнсопдис(ог Релсев, Тчтйеу, 1967, Нат»Нол Р. Л, Номатд )Тт. О. Вамс 1п1едга1ед С)гсш1 Епд!пест!пд, МсОгамН~П, 1975, Нла(еу Е. )7. А 1)ьег'в НапдЬоой о( ! п!едга1сд С1гсшЬ, Ж1!еу, 1973. Юиьтттеутут' С.,!Рт! А.
С., СотЬоу 7. Р. «Реч!се СЬагастепьапоп оп Мопосгув1а!Ипе БП!соп Столп очег 510» Ьу Гне ЕЕО (ЕрПаяа! !.а1ега) Очегдгом(Ь) Ргосезз», 1ЕЕЕ Е1ес1гоп Релсе !.еИегз, Чо1. ЕР1.-4, Мо. 2, ГеЬгиагу 1983, МН!тал Л Мктое!ештопкь, ЫсОтзи-НП), 1979. Мопелюл К. Е. УапаЫе СврасПапсе Р!одев, Аг1есЬ Ноше, 1974. Мо(ого!а !пс., Лпа1умь апд РеИцп о! !пгедга!ед С!си!Ь, ЫсСгаи»НП1, 1967, МиНет )7. С.
Рексе Е)ее!топка 1ог !п1едга1ед С!гсшЬ, «УПеу, 1977. Охнет Е. Б, Рочтег РЕТЬ апд ТЬеЬ ЛррИсаИопз, РгепИсе-На)(, 1982. !7«сйтал Р. МОБ Р!е1д-ЕПес! Тгапь!з(огв апд 1п1едга!ед С!гси)Ь, %Йеу, 1973. БеШл !.. Л Г(еИПЕПес! Ттапчь(огь, ЫсОгаъ-НП!, 1965, Блат! )7. )7., Еоаль Б. А,, СтотрльиН Р С., УеаЫеу Я. !.. «1.вьет Кесгуь1аП!хед Ро1узП!соп Мг Н!дЬ Рег!оггпапсе 1аЕ», 1ЕЕЕ Тгапз. Е1ес1гоп Реюсев, Уо), ЕР.28, Мо, 12, Ресеп«Ьег 1981.
Б!тееттал В. О. БоПд 51а)е Е)ес1гоп(с Реюсез, Ргеп(ке.НаП, !980, Бее Б. М. РЬуь)сь о! Беш!сопдис1от Реч!сеь, ЪЧПеу, 1969. Т(Н йт, С., Еихол Л Т. 1п1едгатед СЬсиПь: Мв(епв!з, Реч!сез, апд РаЬг(саИоп РгепИсе-НаП, !982. !'етолм А. !п1едга1еп С!гсиП РаЬг!са)юп ТесЬпо1оду, Пев1оп, 1979. 9таНтатй Л Т,, додлюл Н. Г!е!д-ЕНес( Тгапяюогж РЬув!св, ТесЬпо!о8у, апд ЛРРИсаИопь, РгепИсе-НаП, 1966, )Ро!)' Н Р. 5ешкопдис1огь, М!еу, !971. Глава 3. Источники постоянного тока, напряжения и опорного напряжения 3.1.
Источники постоянного тока Идеальный источник постоянного тока — это элемент электрической схемы, который обеспечивает ток в нагрузке, не зависящий от падения напряжения на нагрузке или от сопротивления нагрузки. Заметим, что определение «постоянный» в термине «источник постоянного тока» означает, что ток не зависит от условий, определяемых нагрузкой. Следовательно, при таком определении источник постоянного тока может вырабатывать изменяющийся во времени, т.
е. переменный, ток. Источник постоянного тока может быть управляемым, в этом случае ток источника является функцией другого напряжения или тока в системе и не зависит от напряжения на нагрузке, подаваемого с рассматриваемого источника постоянного тока.
В электронных устройствах, особенно на интегральных схемах, часто применяются источники постоянного тока и, в частности, тока, постоянного во времени. Хотя в реальном электронном устройстве невозможна реализация идеального источника постоянного тока, существуют способы, позволяющие получить очень близкую аппроксимацию такого идеального источника. В этом случае, например, широко используется тот факт, что для транзистора в активном режиме ток коллектора относительно независим от напряжения на коллекторе. Для транзистора в активной области, или в активном режиме работы, напряжение между коллектором н эмиттером Роз должно быть больше 0,2 В, но меньше напряжения пробоя между коллектором н эмиттером Васко, которое для транзисторов ИС составляет по крайней мере 50 В. В этом диапазоне напряжений ток коллектора относительно независим от напряжения между коллектором и эмиттеРом 1'сю ДлЯ Реализации источников тока Поцходит полевые транзисторы, работающие в режиме насыщения, в котоРом ток стока практически не зависит от отношения напряжения стока к напряжению источника.
В этой главе рассматриваются " зтОП-полевые транзисторы, и полевые транзисторы с управляющим рп-переходом. Сначала исследуем основную схему, показанную на рис, 3.1. Прежде всего рассмотрим случай, когда оба транзистора полнЬсть о в с«к»оь с. идентичны. Поскольку базы обоих транзисторов соединены и эмиттеры подключены к общей точке, можно записать, что Ув, = Ув и Ув, = Ув„откуда Увв, = Увв, Таким образом, оба транзистора имеют абсолютно одинаковые падения напряжения между базой и эмиттером. Я, — транзистор в диодном включении, так как его коллектор закорочен на базу, следовательно, Уев —— О.
Эмиттерный переход транзистора !',!, смещен в прямом направлении протекающим через него током 1,. Поскольку Уев —— О, коллекторный переход заперт, поэтому Я, работает в активной области. 2 ~се Рис. Зд. Схема тохового верхела. Транзистор (~е будет работать в активной области все время, пока напряжение на нем Усв, больше 0,2 В, ио меньше напряжения пробоя ВУсао. Поскольку транзисторы идентичны, оба они находятся в активной области с одинаковыми напряжениями между базой и эмиттером и коллекторные токи обоих транзисторов приблизительно равньп 1с, = Ус,. Поскольку 1~ — — Ус, + !и, + + Ув„= Ус + 21сlр = Ус (! + 21р), имеем Ус, = Ус, = 111(! + + 2/р).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
