.
Импульсные и цифровые устройства. Логические элементы Дешифраторы и шифраторы Мультивибраторы Проектные параметры резисторов Элементы инжекционной логики Конструкции МДП-транзисторов Проектирование топологии ИС

Физика решение задач

Проектные параметры резисторов

Параметрами полупроводникового резистора являются:

рабочее напряжение, Uраб;

номинальное сопротивление резистора, R;

допустимое производственное отклонение сопротивления, dR;

допустимое эксплуатационное отклонение сопротивления, dRэ;

верхняя граничная частота резистора, Fгр.

 

Расчетные соотношения

Рабочее напряжение Uраб полупроводникового резистора является своеобразным аналогом номинального напряжения для дискретных резисторов с тем отличием, что ограничительным фактором для него служит не мощность, а напряжение пробоя изоляции Uр (см.выражения (2.15–2.19)). Рабочее напряжение должно, при запасе Кз ≥ (1,5–2), удовлетворять условию

КзUраб ≥ Uр.


Сопротивление резистора определяется по формуле

R = R□ ×[ (L/a) +2 ×Kфко+ N×Kфизг],

где R — номинал сопротивления;

R□ — сопротивление квадрата резистивного слоя (поверхностное сопротивление слоя);

Kфко — коэффициент формы контактной области, определяентся по графикам рисунков 2.58–2.61 или по соответствующим, приближенным формулам вычисления;

N — число изгибов (если введены в топологию резистивной полосы);

Кфизг — коэффициент формы изгиба (3 или 5 квадратов);


L, a — суммарная длина линейных участков резистивной полосы между границами уголковых изгибов и ширина резистивной полосы соответственно.


 


Относительный производственный допуск на сопротивление резистора

dR ≈ dR□ + da + dL + dKi + dRk,

где dR□, da, dL, dKi, dRk — составляющие допуска, определяемые вкладами отклонений поверхностного сопротивления R□, ширины а, длины L, коэффициентов формы контактных областей Кi, сопротивлений контактов металл-полупроводник Rк.

Эксплуатационное отклонение сопротивления dRэ определяется температурной зависимостью сопротивления квадрата резистивного слоя. В области полной ионизации легирующей примеси температурная зависимость сопротивления квадрата резистивного слоя определяется снижением подвижности носителей заряда и толщины резистивного слоя вследствие расширения изолирующей области пространственного заряда. Изменение сопротивления в диапазоне температур –60 — +125 °С можно характеризовать линейной зависимостью с температурным коэффициентом ТКС и определять по формуле

dRэ =ТКС×∆Т,

где ∆Т — температурный интервал, на котором оценивается изменение dRэ. Температурный коэффициент ТКС зависит от величины сопротивления квадрата слоя. Для распространенного варианта резистивного базового р-слоя ТКС зависит от значения сопротивления квадрата и может быть определен по формуле

ТКС = 0,16×10– 2 + 0,210– 4(R□ – 200).

Граничная частота резистора Fгр определяется по схеме замещения резистора, изображенной на рисунке 2.63.

Реальная распределенная RC-цепь, УГО которой изобра-жено на рисунке 2.62, а, с приемлемой погрешностью до частот ω ≤ 1/[R(C/4)] с целью упрощения расчетных моделей заменяется УГО, изображенной на рисунке 2.62, б. В зависимости от схемного подключения резистора вывод «Общ.» может быть соединен или не соединен с общим выводом схемы, где он подключен. В первом случае обе половины емкости учитываются раздельно на левой и правой (см. рис. 2.62, б) сторонах включения резистора в схему. Во втором случае, приведенная на рисунке схема замещения, не отражает влияние соединения по общему выводу с иными элементами кристалла и справедлива для одиночного резистора. Поэтому понятие «граничная частота» для полупроводникового резистора представляется весьма условным. Предпочтительно характе-ризовать полупроводниковый резистор сопротивлением R и полной емкостью С (или постоянной времени RC), имея в виду возможность разделения полной емкости конденсатора на составляющие в соответствии с рисунком 2.63. Оценка граничной частоты резистора выполняется по формуле

Fгр = 1/(2×π×R×Cэкв),

где Cэкв — эквивалентная шунтирующая емкость резистора.


На главную