Bipoláris integrált áramkörök alapelemei

Az előadások a következő témára: "Bipoláris integrált áramkörök alapelemei"— Előadás másolata:

1 Bipoláris integrált áramkörök alapelemei
Elektronika I. BME Elektronikus Eszközök Tanszéke Mizsei János, Székely Vladimír 2004.március

2 Bipoláris IC alkatrészek
Egy bipoláris IC részlete pásztázó elektronmikroszkóppal leképezve

3 Az npn IC tranzisztor szerkezete

4 A technológiai lépéssor
A (p+) hordozóba eltemetett réteg (n+) készül (diffúzió, oxid ablakon keresztül, *1 maszk)

5 A technológiai lépéssor
Oxidmarás után Epitaxiális réteg növesztése (n) a teljes felületre

6 A technológiai lépéssor
Szigetelő (p+) tartományok kialakítása oxid ablakon keresztüli diffúzióval, *2 maszk

7 A technológiai lépéssor
Bázisréteg (p) diffúziója, oxid ablakon keresztül, *3 maszk

8 A technológiai lépéssor
Emitter (és kollektor) diffúziója (n+), oxid ablakon keresztül, *4 maszk

9 A technológiai lépéssor
Oxid ablak kinyitása a kontaktus területeken, *5 maszk,

10 A technológiai lépéssor
Fémezés, fém kimarása, *6 maszk

11 Bipoláris IC alkatrészek a szigetelés -diffúzió

12 Bipoláris IC alkatrészek npn (vertikális) tranzisztor
Hatásos emitter él a báziskontaktus oldalán (I=2 A/cm)

13 Bipoláris IC alkatrészek npn tranzisztorok
Technológia: az npn (vertikális) tranzisztorokra optimálva Hatásos emitter él a báziskontaktus oldalán (I=2 A/cm), EB letörés: 5-6 V, CB letörés V, fT= MHz

14 Bipoláris IC alkatrészek npn tranzisztorok
Technológia: az npn (vertikális) tranzisztorokra optimálva Hatásos emitter él a báziskontaktus oldalán (I=2 A/cm), EB letörés: 5-6 V, CB letörés V, fT= MHz

15 Bipoláris IC alkatrészek npn tranzisztorok
Helytakarékos megoldások: két tranzisztor közös zsebben, multiemitteres tranzisztor

16 Bipoláris IC alkatrészek npn tranzisztorok
Hatásos emitter él a báziskontaktus oldalán (I=2 A/cm)

17 Bipoláris IC alkatrészek
Bázisdiffúziós ellenállás x N(x)

18 Bipoláris IC alkatrészek
Egy szigetben több ellenállás is lehet. A sziget +UCC -re kötendő!

19 Bipoláris IC alkatrészek
Bázisdiffúziós ellenállás, meander alakban hajtogatva

20 Mi kell ahhoz, hogy két ellenállás (alkatrész) NAGYON egyforma legyen?
azonos rajzolat azonos pozíció közel egymáshoz NEM minimális méret azonos hőmérséklet

21 Bipoláris IC alkatrészek
“megnyomott” bázisdiffúziós ellenállás

22 Bipoláris IC alkatrészek
“megnyomott” bázisdiffúziós ellenállás értéke néhányszor 100 kW (kb.) emitter diffúzió bázisdiffúzió Enyhén nemlineáris Feszültsége korlátozott

23 Bipoláris IC alkatrészek
“zömök” emitterdiffúziós ellenállás (vezeték keresztezés) értéke kb. 2 W

24 Bipoláris IC alkatrészek laterális pnp tranzisztorok

25 Bipoláris IC alkatrészek laterális pnp tranzisztorok
Több is lehet egy zsebben!

26 Bipoláris IC alkatrészek laterális, „szektor” pnp tranzisztorok
Önmagában áramtükör!

27 Bipoláris IC alkatrészek laterális, „szektor” pnp tranzisztorok
Köralakúak is léteznek! I I I 3I

28 Bipoláris IC alkatrészek vertikális pnp tranzisztor
n+ eltemetett réteg ellenütemű erősítő (B)

29 Bipoláris IC alkatrészek A “vékonyréteg” kondenzátor
dox: 0,1 m (50 V) Cfajl: 3-400pF/mm2

30 Bipoláris IC alkatrészek Vékonyréteg (fém-SiO2-n+) kondenzátor egy műveleti erősítőben
Értéke: kb. 30pF Cfajl: 3-400pF/mm2

31 Bipoláris IC alkatrészek pn átmenet mint kondenzátor
A tértöltési kapacitás kihasználható, de feszültségfüggő (nemlineáris) nem kaphat nyitó feszültséget ! EB: 1000pF/mm (5 V-ig ! ) CB: 150pF/mm (~50 V-ig )

32 Műveleti erősítő layout, alkatrész elrendezés
T1, T2: NPN, bemeneti differenciálerősítő T3, T4: PNP, laterális T5, T6, T7: NPN V--: negatív táp. V++: pozitív táp. T10, T11, T13: PNP laterális tranzisztorok D1, D2: diódák T16-17: NPN darlington T19-21: egy zsebben 3 NPN tranzisztor R1, R6: nagy ellenállások R7: megnyomott ell. R8, R9: kis ellenállások T22: PNP vertikális T23: NPN vertikális (nagyáramúak)