135728 (722566), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

_р=[q_ðN_а^-]^-1 ïðè N_а >> N_ä

Несмотря на простоту конструктивного и технологического исполнения, объемные резисторы не нашли широкого применения из-за большой занимаемой площади и температурной нестабильности.

Диффузионные резисторы формируют на основе диффузионных слоев, толщина которых намного меньше их ширины и длинны. Диффузионные резисторы изолированы от остального объема полупроводника p-n -переходом. Они могут быть изготовлены одновременно с другими элементами при формировании структуры полупроводниковых ИМС. Поэтому для реализации диффузионных резисторов в полупроводниковых ИМС используют те же диффузионные слои, которые образуют основные структурные области транзистора: базовую, эмиттерную, или коллекторную.

Сопротивление диффузионного резистора R определяется удельным сопротивлением полупроводникового слоя, его глубиной и занимаемой площадью:

( 1 )

где _s -удельное поверхностное сопротивление слоя

Диффузионные резисторы могут быть реализованы на основе любой из структурных областей транзистора. Для их использования в ИМС на поверхности структурных областей создают омические контакты.

Структура диффузионного резистора на основе структурных областей планарно-эпитаксиального транзистора на рис. 2.

Наиболее распространенны резисторы, сформированные на основе базовых слоев. При этом достигается сочетание высокого сопротивления слоя необходимого для уменьшения площади, занимаемой резистором и приемлемого температурного коэффициента.

Рис. 2

Для получения диффузионных резисторов

требуемого сопротивления, определяемого по формуле (1), диффузионные слои формируют в виде прямоугольника или змейки. В этом случае отношение l/b стремятся сделать по возможности большим. Для диффузионных резисторов характерно наличие паразитных элементов - распределенного конденсатора и распределенного транзистора.

Кроме диффузионных резисторов в полупроводниковых ИМС применяют резисторы на основе МДП-структуры. При этом в качестве резистора используют МДП-транзистор, работающий в режимах, наклонной области ВАХ. Использование МДП-структур в качестве резисторов позволяет реализовать целый ряд цифровых ИМС только на одних МДП-транзисторах.

3. Элемент КМОП - логики.

В цифровых ИМС практическое применение получили полевые транзисторы с оксидным диэлектриком, образующие контакт металл–оксид–полупроводник (КМОП). На рисунке 2 приведена принципиальная схема элемента ИЛИ–НЕ на два входа, содержащая один нагрузочный (VT3) и два логических (VT1 и VT2) транзистора.

U и.п.

VT3

F (Выход)

VT1

B (Вход 2)

А (Вход 1) VT2 А 1

В F=A+B

Рис. 3

Таблица 1¹

На рисунке 3 приведена схема логического элемента ИЛИ-НЕ. Она состоит из двух логических VT1, VT2 и одного нагрузочного VT3 транзисторов. Принцип работы (таб.1) заключается в следующем:

При подаче на оба логических транзистора (входы А и В) логического 0 они остаются закрытыми (I_ИС=0). Сопротивление перехода для I_и.п. велико, поэтому ток источника питания протекает через VT3 на выход схемы (контакт F) формируя уровень логической 1. При подаче хотя бы на один из входов логической 1 транзистор открывается, сопротивление перехода падает I_и.п. протекает на корпус тем самым на выходе схемы формируется уровень логического 0.

Элементы КМОП-логики нашли широкое применение в микросхемотехнике. На базе этих элементов строятся дешифраторы, триггеры, счетчики, регистры, сумматоры, умножители, элементы ПЗУ и т. д и т.п.

4. Принцип действия и устройство тетрода

Развитие техники радиоприема, связанное с необходимостью усиления напряжений высокой частоты, выявило один из основ­ных недостатков триода. Было замечено, что усилители на трио­дах, предназначенные для этой цели, работают неустойчиво и не обеспечивают надежного усиления.

Исследования показали, что причиной этого является нали­чие значительной емкости между электродами лампы. Вопрос этот очень важен, поэтому на нем стоит остановиться подробнее.

Между любыми двумя проводниками, не соприкасающимися друг с другом, существует электрическая емкость.

Две металлические пластины, разделенные промежутком, об­разуют конденсатор. Конденсатор, включенный в электрическую цепь, создает непреодолимое препятствие для постоянного тока, но для переменного тока представляет лишь некоторое сопротив­ление. Чем больше емкость конденсатора и чем выше частота пе­ременного тока, тем меньшее сопротивление представляет кон­денсатор его прохождению. Как мы уже видели, внутри лампы можно различить три такие емкости: между сеткой и катодом, между сеткой и анодом и между анодом и катодом. Анализ ра­боты лампы показывает, что наиболее вредна емкость между анодом и сеткой, обозначаемая обычно С_AC.

Вредное действие этой емкости можно понять, посмотрев на наши рисунки. Предположим, что лампа должна усиливать на­пряжение не звуковой, а высокой частоты. На сетку лампы по­ступают слабые электрические колебания U_вх. Усиленные колеба­ния этой же частоты, но с напряжением U_вых выделяются на анодной нагрузке. Если между анодом лампы и ее сеткой есть емкость Оде, то через нее часть усиленного переменного напряжения будет передана из анодной цепи обратно в сеточную. Это напряжение добавится к основному сигналу, действующему в .цепи сетки. Напряжение сигнала на входе как бы возрастает, вследствие чего увеличивается и напряжение, выделяющееся на анодной нагрузке. Это в свою очередь приведет к передаче через емкость анод — сетка в сеточную цепь еще большего напряже­ния и т. д. В результате работа лампы становится неустойчивой, может возникнуть самовозбуждение и лампа из усилителя коле­баний превратится в генератор, т. е. в самостоятельный источник

колебаний. Возникновение в усилителе самовозбуждения про­является в виде сильных искажений и свиста.

Опасность неустойчивой работы усилителя будет тем больше, чем выше частота переменного тока (тем меньшее сопротивление представляет для него емкость) и чем больше усиление лампы. Это обстоятельство создало весьма серьезные затруднения

при­ему и усилению слабых сигналов высокой частоты и заставило искать способы борьбы с вредным влиянием емкости сетка — анод трехэлектродной лампы.

Физика знает способы уменьшения емкости между двумя проводниками. Такими способами, например, является уменьше­ние размеров проводников,. образующих конденсатор, и увеличе­ние расстояния между ними. Эти способы применялись при кон­струировании триодов, но значительного эффекта они не дали, потому что чрезмерно уменьшать электроды по ряду соображе­ний нельзя (например, уменьшение размеров анода приводит к необходимости снизить анодный токи, следовательно, все пара­метры лампы), а увеличению расстояний между электродами кладут предел размеры лампы и ряд других причин.

Наиболее удобным и легче всего осуществимым способом уменьшения емкости, оказалось экранирование.

Сущность этого способа можно пояснить 'следующим приме­ром. Пусть имеется цепь из конденсатора, источника переменного напряжения и измерительного прибора. В такой цепи будет течь ток, величину которого отметит измерительный прибор.

Поместим теперь между пластинами конденсатора еще одну пластину и присоединим ее к нашей схеме в точке б. Когда это мы сделаем, то заметим, что стрелка прибора установилась на нуле: тока в цепи прибора не стало.

Объясняется это тем, что ток теперь потечет по другому, бо­лее короткому пути — через емкость между левой и средней пластинами и далее *по проводу а—б. Путь переменного тока

в обоих случаях показан стрелками. В правой части схемы, где находится измерительный прибор, тока не будет, она окажется как бы замкнутой накоротко проводом а—б. Это равносильно уничтожению емкости между пластинами конденсатора. Третья пластина явилась экраном, который свел емкость конденсатора к нулю. Важно то, что такой экран не должен быть обязательно сплошным. Его можно выполнить, например, в виде достаточно густой сетки—экранирующее действие при этом не изменится.

Подобный экран можно применить и в электронной лампе. Для этого достаточно ввести в нее вторую сетку—спираль, по­местив ее между анодом и основной сеткой. Эту дополнительную сетку называют экранной или экранирующей, а основную— управляющей, так как ее напряжение управляет анодным током.

Введение экранирующей сетки приводит к резкому уменьше­нию емкости между анодом и управляющей сеткой, вследствие чего исключается опасность проникания усиленного напряжения из цепи анода обратно в цепь сетки и становится возможным по­лучение устойчивого усиления колебаний высокой частоты.

Лампы, имеющие экранирующие сетки, называются экраниро­ванными или—по числу электродов—тетродами («тетра» по-гречески—четыре).

Экранирующая сетка должна быть конструктивно выполнена так, чтобы, уменьшая емкость между управляющей сеткой и анодом, она в то же время не создавала препятствий электро­нам в их движении к аноду. Это вполне осуществимо, так как расстояние между витками экранирующей сетки, конечно, не может идти ни в какое сравнение с размерами электрона.

Но действие экранирующей сетки не ограничивается умень­шением вредной, или, как ее часто называют, паразитной емкости между управляющей сеткой и анодом. Экранирующая сетка одновременно позволяет значительно улучшить параметры лам­пы и в первую очередь повысить ее коэффициент усиления.

Объясняется это тем, что на пути электронов к аноду появ­ляется еще одна преграда — дополнительная сетка, значит, дей­ствие анода на электроны уменьшается, а чем меньше действие анода на электронный поток по сравнению с действием управляю­щей сетки, тем больше коэффициент усиления.

На это как будто бы можно возразить, что и у триода можно получить очень большой коэффициент усиления. Мы уже говори-

Характеристики

Список файлов реферата