Расчет параметров транзисторов

 

Таблица 3.1.1 Исходные параметры транзистора КТ805А

Наименование параметра	значение	Единица измерения
hб –глубина залегания р-n перехода база-коллектор		см
hэ - глубина залегания эмиттерного р-n перехода	0.8	см
hк- толщина коллекторной области		см
- концентрация донорной примеси в эмиттерной области на поверхности
- концентрация донорной примеси в эмиттерной области у эмиттерного перехода
- поверхностная концентрация акцепторов в базе
- концентрация донорной примеси в коллекторе
- удельное объемное сопротивление коллекторной области
- удельное поверхностное сопротивление пассивной области базы		ð
- удельное поверхностное сопротивление активной области базы		ð
- диффузионная длина дырок в эмиттере		см
- коэффициент диффузии дырок в эмиттере
- диффузионная длина электронов в базе		см
- коэффициент диффузии электронов в базе
- диффузионная длина дырок в коллекторе		см
- коэффициент диффузии дырок в коллекторе
- концентрация носителей зарядов в собственном полупроводнике
- относительная диэлектрическая проницаемость полупроводника		-

 

Основные параметры дрейфового транзистора при малых уровнях токов определяются по формулам, которые помещены ниже. Размеры транзистора определяются, исходя из особенностей конструкции и величины Δ (обычно принимают Δ =3…4 мкм).

Ширина эмиттера R_э=3Δ, площадь эмиттера S_э=300 мкм²

 Длина эмиттера:

                           ;                                                        (1)

                        

                                  

 

мкм

Длина базы:

                                                                                        (2)

Значения омических сопротивлений областей транзистора можно оценить по формулам:

                                                (3)

 

 Ом

 

                                              (4)

Ом

где К_к = 0 для конструкции с одним базовым контактом; , -удельное поверхностное сопротивление пассивной и активной областей базы, Ом/□; (100 – 300) Ом/□; (1 – 10) кОм/□; hк – толщина коллекторной области, см, (2 -10) мкм; hб – глубина залегания p-n – перехода база – коллектор, см, (1 - 3) мкм; ρ к – удельное объемное сопротивление коллекторной области Ом*см; (0, 1 – 1)

Ширина базы составляет:

                                                                                              (5)

где =(0, 5 – 2, 5) мкм

 

 мкм

 

Коэффициент переноса  вычисляется по формуле:

                                                (6)

где - диффузионная длина базы, =(2 – 50) мкм; - концентрация донорной примеси у эмиттерного перехода,

=(0, 1–1) * 10¹⁸ см; - концентрация донорной примеси в коллекторе, см^-3, =(0, 05 – 1)*10¹⁷;

Коэффициенты  ,  и высчитываются по формулам:

                                                  (7)

мкм;

 

                                                                                     (8)

            

                                                       

                                                                     (9)

Максимальные напряжения переходов (коллектор – база, эмиттер – база, эмиттер - коллектор) рассчитываются по формулам:

             

                                                      (10)

 В

                                                               (11)

 В

 

 

                                                                          (12)

 

 В

 

 

                 

- концентрация носителей заряда в собственном  полупроводнике.

Инверсный коэффициент передачи транзистора (Bi) можно определить по следующей формуле:

 

(13)

        Емкость перехода коллектор-база эмиттер – база определим как:

                                                                                                        

                                            (14)         

 

Ф;
                                  (15)    

Ф;

 

       

 

         

 

Обратный ток эмиттера определяется по формуле:                               

            (16)

А;

 

 

       Обратный ток коллектора определяется по формуле:               

 

      (17) 

А;

 [8. стр.20-27]

Расчет параметров транзистора, необходимых для реализации транзистора VT1 в интегральном исполнении, показал что длина эмиттера Ze=144 мкм достаточно велика. Отношение параметров Zе/Re> 1, следовательно целесообразно длинную эмитерную полоску разделить на несколько коротких эмиттеров, что и было сделано в ходе разработки топологии ИМС.

Решив неравенство  получили, что М=3. Следовательно исходный эмиттер разбиваем на три полоски.

 

Таблица 3.1.2 Расчетные параметры транзистора КТ805А.

Наименование параметра	Значение	Единица измерения
- коэффициент передачи	9.086E+4	-
- коэффициент инжекции эмиттерного перехода	0.99	-
- коэффициент переноса	1	-
-диффузионная длина акцепторов	5.212E-7	см
- диффузионная длина доноров	1.158E-7	см
-ширина базы	1.2E-6	см
-инверсный коэффициент передачи	53.642	-
-площадь эмиттера	3E-6
- площадь базы	2E-5
-коэффициент	0
- обратный ток эмиттера	7.073E-12	A
- обратный ток коллектора	1.626E-11	A
	0.817	-
	0.937	-
-температурный потенциал	0, 026	-
-емкость перехода коллектор-база	3.354E-11	Ф
- емкость перехода эмиттер-база	1.367E-11	Ф
-максимальное напряжение коллектор-база	4.527	В
- максимальное напряжение эмиттер-база	2.795E-3	В
- максимальное напряжение эмиттер- коллектор	0.817	В
-омическое сопротивление базы	1.556E-3	Ом
- омическое сопротивление коллектор	1.958	Ом

Таблица 3.1.3 Исходные параметры транзистора КТ502Е

Наименование параметра	значение	Единица измерения
hб –глубина залегания р-n перехода база-коллектор		см
hэ - глубина залегания эмиттерного р-n перехода	0.8	см
hк- толщина коллекторной области		см
- концентрация донорной примеси в эмиттерной области на поверхности
- концентрация донорной примеси в эмиттерной области у эмиттерного перехода
- поверхностная концентрация акцепторов в базе
- концентрация донорной примеси в коллекторе
- удельное объемное сопротивление коллекторной области
- удельное поверхностное сопротивление пассивной области базы		ð
- удельное поверхностное сопротивление активной области базы		ð
- диффузионная длина дырок в эмиттере		см
- коэффициент диффузии дырок в эмиттере
- диффузионная длина электронов в базе		см
- коэффициент диффузии электронов в базе
- диффузионная длина дырок в коллекторе		см
- коэффициент диффузии дырок в коллекторе
- концентрация носителей зарядов в собственном полупроводнике
- относительная диэлектрическая проницаемость полупроводника		-

 

Расчет параметров транзисторов структуры p-n-p практически аналогичен расчету транзисторов структуры n-p-n.

Ширина эмиттера R_э=3Δ, площадь эмиттера S_э=300 мкм²

 Длина эмиттера:

                           ;                                                            

 мкм

Длина базы:

                                                                                        (18)

Значения омических сопротивлений областей транзистора можно оценить по формулам:

                                                (19)

 

 Ом

 

                                              (20)

Ом

где К_к = 0 для конструкции с одним базовым контактом; , -удельное поверхностное сопротивление пассивной и активной областей базы, Ом/□; (100 – 300) Ом/□; (1 – 10) кОм/□; hк – толщина коллекторной области, см, (2 -10) мкм; hб – глубина залегания p-n – перехода база – коллектор, см, (1 - 3) мкм; ρ к – удельное объемное сопротивление коллекторной области Ом*см; (0, 1 – 1)

Ширина базы составляет:

                                                                                             (21)

где =(0, 5 – 2, 5) мкм

 

 мкм

 

Коэффициент переноса  вычисляется по формуле:

                                                    

где - диффузионная длина базы, =(2 – 50) мкм; - концентрация донорной примеси у эмиттерного перехода,

=(0, 1–1) * 10¹⁸ см; - концентрация донорной примеси в коллекторе, см^-3, =(0, 05 – 1)*10¹⁷;

 

Коэффициенты  ,  и высчитываются по формулам:

                                                  (22)

мкм;

 

                                                                                     (23)

            

                                                       

                                                                     (24)

Максимальные напряжения переходов (коллектор – база, эмиттер – база, эмиттер - коллектор) рассчитываются по формулам:

             

                                                      (25)

 В

                                                               (26)

 В

 

 

                                                                          (27)

 

 В

 

 

                 

- концентрация носителей заряда в собственном полупроводнике.

Инверсный коэффициент передачи транзистора (Bi) можно определить по следующей формуле:

 

(30)

        Емкость перехода коллектор-база и эмиттер – база определим как:

                                                                                                            

                                            (31)         

 

Ф;
                                  (32)    

Ф;

 

       

 

         

 

Обратный ток эмиттера определяется по формуле:                               

                           (33)

 

 

       Обратный ток коллектора определяется по формуле:                               

 

      (34) 

 

А;  

    

Таблица 3.1.4 Расчетные параметры транзистора КТ502Е

Наименование параметра	Значение	Единица измерения
- коэффициент передачи	1.368E+3	-
- коэффициент инжекции эмиттерного перехода		-
- коэффициент переноса	0.999	-
-диффузионная длина акцепторов	5.212E-7	см
- диффузионная длина доноров	1.158E-7	см
-ширина базы	1.2E-6	см
-инверсный коэффициент передачи	53.642	-
-площадь эмиттера
- площадь базы
-коэффициент	0
- обратный ток эмиттера	7.073E-12	A
- обратный ток коллектора	1.626E-11	A
		-
		-
-температурный потенциал		-
-емкость перехода коллектор-база	3.354E-11	Ф
- емкость перехода эмиттер-база	1.367E-11	Ф
-максимальное напряжение коллектор-база	4.527	В
- максимальное напряжение эмиттер-база	2.795E-3	В
- максимальное напряжение эмиттер- коллектор	0.817	В
-омическое сопротивление базы	1.556E-3	Ом
- омическое сопротивление коллектор	1.958	Ом

 

Расчет параметров диодов

Диоды формируются на основе одного из переходов планарно – эпитаксиальной структуры. Диоды сформированные на основе перехода эмиттер – база, характеризуются наименьшими значениями обратного тока за счет малой площади и самой узкой области объемного заряда. Для других структур значение паразитной емкости характеризуется временем восстановления обратного сопротивления, т.е. временем переключения диода из открытого состояния в закрытое. Оно минимально (около 10 нс) для перехода эмиттер – база, при условии, что переход коллектор – база закорочен, при условии, что переход переход коллектор – база закорочен, так при такой диодной структуре заряд накапливается только в базовом слое. В других структурах заряд накапливается не только в базе, но и в коллекторе, поэтому время восстановления обратного сопротивления составляет 50…100нс.

Диод на основе транзисторной структуры с замкнутым переходом база – коллектор предпочтительнее использовать в цифровых ИМС, поскольку он обеспечивает наибольшее быстродействие. Диод на основе перехода эмиттер – база применяют в цифровых схемах в качестве накопительного диода. Диоды с замкнутым переходом база – эмиттер, имеющие наибольшие напряжения пробоя, могут быть использованы в качестве диодов общего назначения [8, стр. 27, 29].

 

3.2.1 Расчет параметров диода Д242Б

 

Ширина эмиттера R_э=3Δ, площадь эмиттера S_э=300 мкм²

 Длина эмиттера:

                           ;                                                        (1)

                        

                                    

     мкм

Длина базы:

                                                                                        (2)

Значения омических сопротивлений областей транзистора можно оценить по формулам:

                                                (3)

Ом

                                              (4)

 Ом

где К_к = 0 для конструкции с одним базовым контактом; , -удельное поверхностное сопротивление пассивной и активной областей базы, Ом/□; (100 – 300) Ом/□; (1 – 10) кОм/□; hк – толщина коллекторной области, см, (2 -10) мкм; hб – глубина залегания p-n – перехода база – коллектор, см, (1 - 3) мкм; ρ к – удельное объемное сопротивление коллекторной области Ом*см; (0, 1 – 1)

Ширина базы составляет:

                                                                                              (5)

где =(0, 5 – 2, 5) мкм

 

мкм

 

Коэффициент переноса  вычисляется по формуле:

                                                    (6)

где - диффузионная длина базы, =(2 – 50) мкм; - концентрация донорной примеси у эмиттерного перехода,

=(0, 1–1) * 10¹⁸ см; - концентрация донорной примеси в коллекторе, см^-3, =(0, 05 – 1)*10¹⁷;

Коэффициенты  ,  и высчитываются по формулам:

                                                  (7)

                                                                                     (8)

 мкм;                                                       

                                                                     (9)

Максимальные напряжения переходов (коллектор – база, эмиттер – база, эмиттер - коллектор) рассчитываются по формулам:

             

                                                      (10)

 

 В

                                                               (11)

 

 В

                                                                         (12)

 

 В

                 

- концентрация носителей заряда в собственном полупроводнике.

Инверсный коэффициент передачи транзистора (Bi) можно определить по следующей формуле:

 

(13)

        Емкость перехода коллектор-база и эмиттер – база определим как:

                                                                                                            

                                               (14)         

 

Ф;
                                  (15)    

Ф;

 

       

 

         

Обратный ток эмиттера определяется по формуле:                               

                           (16)

А;

 

       Обратный ток коллектора определяется по формуле:                               

      (17) 

А;

 

3.2.2 Расчет параметров диода Д303

 

Ширина эмиттера R_э=3Δ, площадь эмиттера S_э=300 мкм²

 Длина эмиттера:

                           ;                                                        (18)

                        

                                    

 

   мкм

Длина базы:

                                                                                        (19)

Значения омических сопротивлений областей транзистора можно оценить по формулам:

                                                (20)

 

 

Ом

 

                                              (21)

 

 Ом

где К_к = 0 для конструкции с одним базовым контактом; , -удельное поверхностное сопротивление пассивной и активной областей базы, Ом/□; (100 – 300) Ом/□; (1 – 10) кОм/□; hк – толщина коллекторной области, см, (2 -10) мкм; hб – глубина залегания p-n – перехода база – коллектор, см, (1 - 3) мкм; ρ к – удельное объемное сопротивление коллекторной области Ом*см; (0, 1 – 1)

Ширина базы составляет:

                                                                                              (22)

где =(0, 5 – 2, 5) мкм

 

Wb= 5E-7 мкм

 

Коэффициент переноса  вычисляется по формуле:

                                                    (23)

где - диффузионная длина базы, =(2 – 50) мкм; - концентрация донорной примеси у эмиттерного перехода,

=(0, 1–1) * 10¹⁸ см; - концентрация донорной примеси в коллекторе, см^-3, =(0, 05 – 1)*10¹⁷;

 

Коэффициенты  ,  и высчитываются по формулам:

                                                  (24)

 

мкм;

 

                                                                                     (25)

            

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться: