Предварительный расчет полупроводникового диффузионного резистора

В нашем случае , по таблице выбираем функцию ошибок: efr(2.4)=1-0.00069=0.999;

Подставляя в выражение для Qп значения параметров, указанных выше, получим:

Qп = 5.318*1014 см-2

Среднее значение концентрации примеси в пределах 0…xб равно

Nср = 5.318*1014 см-2/ 3*10-4 см = 1.7726*1018 см-3

Эффективная концентрация примеси, определяющая электропроводность области:

Nср.эф. = Nср - Nк = 1.7726*1018 см-3 - 1016 см-3 = 1.7626 см-3,

где Nк - концентрация примеси в коллекторе(1016 см-3).

Удельное объемное сопротивление базовой области

rБ = 1/(q×mp×Nср.эф)

где q = 1,6×10-19 Кл - заряд электрона;

mp = f(NS) - подвижность основных носителей (дырок), см2/(В×с);

Суммарная концентрация примеси в базовой области:

NΣ = Nср + Nк = 1.7726*1018 см-3 + 1016 см-3 = 1.7826*1018 см-3,

Для кремния при Т = 300 К подвижность дырок определяем по формуле:

mp = 47.7+447.3/[1+( NS/6.3×1016)0.76]

mp =80 см2/Вс

Удельное объемное сопротивление базовой области:

ρб = 1/(q*μp*Nср.эф.) = 1 /(1.6*10-19Кл * 80см2/В*с * 1.7626*1018см-3) = 0.0443 Ом*см

Удельное поверхностное сопротивление:

RСЛ = rБ/хБ

RСЛ = 148 Ом

Перейдем к проектированию геометрической конструкции резистора. Т.к. номинал резистора по условию задан с погрешностью 10 %, то выбираем ширину линейной части резистора:

a = 10xб = 30 мкм.

Минимальная ширина окна в окисле также задана в условии:

L1 = 14 мкм (14 х 14 мкм).

Взяв значения абсолютной предельной погрешности размеров элементов топологического рисунка на кремниевой пластине Δпл = 1 мкм и абсолютной предельной погрешности совмещения двух смежных топологических слоев Δс = 2 мкм производим дальнейшие расчеты.

Ширина металлического проводника:

Lп = L1 +2 Δпл + 2 Δс

Lп = 14 мкм + 2 мкм + 4 мкм = 20 мкм

Размер контактной области:

L2 = Lп +2 Δпл + 6 Δс

L2 = 20 мкм + 2 мкм + 12 мкм = 34 мкм

Сопоставив размер контактной области и ширину резистора, выберем конфигурацию резистора, представленную на рис 3.

Из соотношений L2 / a и L1 / a с помощью специальной номограммы:

Рис.4. Нонограмма для определения коэффициента контактной области.

определяем К - коэффициент контактной области, он равен 0.3, и следующим шагом рассчитываем длину линейной части резистора:

L = (R - 2K*Rсл)* a / Rсл

L = (500 - 2*0.3*148)*30/148 мкм = 83.4 мкм

S = (L + 2*L2)*L2

S = 5147.6 мкм2

Это были лишь предварительные расчеты, являющиеся скорее примером расчета, нежели определением реальных параметров резистора, т.к. теперь нам предстоит провести оптимизацию конструкции диффузионного резистора с учетом критерия оптимизации - необходимости получения минимальной площади.

Читайте также

Проектирование двухвходовой КМОП-схемы дешифратора 2 в 4
КМОП (комплементарная логика на транзисторах металл-оксид-полупроводник; англ. CMOS, Complementary-symmetry/metal-oxide semiconductor) - технология построения электронных схем. В те ...

Разработка комплекта электрических схем маршрутной релейной централизации блочного типа
Целью дипломного проектирование являлась разработка комплекта электрических схем маршрутной релейной централизации блочного типа (БМРЦ) для использования их студентами техникума в качест ...

Разработка макета для исследования металлических проводниковых материалов
Автоматизация производства процесс в развитии машинного производства, при котором часть или весь комплекс операций по качественному преобразованию состояния исходного сырья, управлению ...