Определение электрических параметров элементов схемы
Расчет минимальной площади эмиттерного перехода осуществляется на основе критической плотности тока через эмиттерный переход
Выберем расстояние координатной сетки h для черчения равным 1 мм и масштаб чертежа 500:1, тогда расстояние координатной сетки на шаблоне
Определяем сопротивление рассчитанного резистора
Навигация
Определяем сопротивление рассчитанного резистора
Микроэлектроника и функциональная электроника (разработка топологии ИМС)
34858
знаков
50
таблиц
0
изображений
16. Определяем сопротивление рассчитанного резистора
| Rрасч = rS ( 1/b + n1k1 + n2k2 + 0,55Nизг) | ( 5.12) |
В нашем случае
| R1 - R4 : | Rрасч = 4732, 991 Ом |
| R5 : | Rрасч = 3301, 55 Ом |
Погрешность расчета:
|
| ( 5.13) |
В нашем случае
| R1 - R4 : | DRрасч = 0,007 |
| R5 : | DRрасч = 0,00046 |
Результаты расчета вполне удовлетворяют заданной погрешности.
6. Последовательность расчета МДП – конденсатора.
МДП-конденсаторы (металл-диэлектрик-полупроводник) используют в качестве диэлектрика тонкий слой (0,05…0,12 мкм) SiO2 или Si3N4 . Нижней обкладкой служит высоколегированный эмиттерный слой, верхней – пленка алюминия толщиной от 5000 
до 1 мкм. Типичный МДП-конденсатор представляет собой обыкновенный плоский конденсатор, и его емкость определяется по формуле, пФ:
|
| ( 6.1 ) |
где eд/э – диэлектрическая постоянная диэлектрика; e0 – диэлектрическая постоянная вакуума, e0=8,85·10-6 пФ/мкм; S – площадь верхней обкладки, мкм2; d – толщина диэлектрика, мкм.
В противоположность диффузионным конденсаторам МДП-конденсаторы могут работать при любой полярности приложенного напряжения. Кроме того, их емкость не зависит от приложенного напряжения и частоты переменного тока.
Исходные данные для расчета.
необходимое значение емкости: С = 20 пФ;
допуск на емкость: DС = 20%;
рабочее напряжение: U = 4 В;
интервал рабочих температур (УХЛ 3.0): Тmin = -60 °C, Тmax = +40°С;
рабочая частота: 500 МГц.
1. Задаемся напряжением пробоя конденсатора исходя из заданного рабочего напряжения:
| Uпр = (2…3)U | ( 6.2) |
В нашем случае Uпр = 12 В.
2. Определяем толщину диэлектрика, мкм:
| d = Uпр / Епр | ( 6.3) |
где Епр – электрическая прочность диєлектрика, для SiO2 Епр = 103 В/мкм.
В нашем случае d = 0,012 мкм
3. Емкость МДП – конденсатора определяется по формуле, ( 6.1), пФ, исходя из которой площадь верхней обкладки, мкм2:
|
| ( 6.4 ) |
eSiO2 @ 4, в нашем случае S = 6822,76 мм2.
Ширина конденсатора, мкм:
|
| ( 6.5 ) |
В нашем случае 
=82,6 мкм
4. Выбираем расстояние координатной сетки для черчения h равным 1 мм, масштаб M выбираем равным 500:1.
Расстояние координатной сетки:
| Hf = h/M | ( 6.6 ) |
В нашем случае Hf = 2 мкм.
5. Приводим ширину конденсатора к расстоянию координатной сетки:
| атоп = [ | ( 6.7 ) |
здесь [х] – целая часть х.
В нашем случае атоп равно 41 расстоянию координатной сетки.
6. Рассчитываем емкость Срасч рассчитанного конденсатора по формуле ( 6.1):
Срасч = 20,1271 пФ.
7. Рассчитываем отклонение Срасч от С:
|
| ( 6.8 ) |
В нашем случае DСрасч = 0,636%, что вполне удовлетворяет заданной в начале расчета погрешности.
7. Особенности топологии разрабатываемой ИМС.
Для построения чертежей кристалла и фотошаблонов используется программа АutоСАD 2000 ( разработчик – компания Autodesk ).
При построении чертежей фотошаблонов учтены допуски на минимальные расстояния между отдельными элементами интегральной микросхемы
Все резисторы данной схемы реализуются в базовом слое. Следовательно на n карман в котором они находятся подается максимальное напряжение действующее в этой схеме т.е. напряжение питания.
Конденсаторы данной ИМС реализуются по МДП-технологии, что предполагает дополнительный этап фотолитографии для создания слоя тонкого диэлектрика МДП-структуры.
На этапах изготовления ИМС используется негативный фоторезист, кроме этапа разделительной р диффузии когда используется позитивный фоторезист.
Топология кристалла и фотошаблонов представлена на чертежах.
Выводы.
В данной работе была разработана топология и рассчитаны параметры интегральной логической схемы резисторно-емкостной транзисторной логики (РЕТЛ). Приведенные расчеты подтверждают полное соответствие разработанной ИМС требованиям технического задания. Топология микросхемы разработана с учетом технологических возможностей оборудования. Линейные размеры элементов и расстояния между ними больше минимально допустимых, что обеспечит меньшую погрешность при производстве, а следовательно, и больший выход годных изделий при групповом производстве.
Электрические параметры схемы учитывают работу схемы в реальных условиях, а именно скачки питающего напряжения и напряжения на логических входах.
Расчеты параметров элементов схемы предусматривают ее эксплуатацию в климатических условиях, характерных для широты Украины.
Разработанная ИМС полностью пригодна для эксплуатации в современной электронной аппаратуре.
Литература.
1. Калниболотский Ю.М. и др. Расчет и конструирование микросхем.- Киев, "Высшая школа",1983.
2. Конструирование и технология микросхем. Под ред. Коледова Л.А. – М.:"Высшая школа", 1984
3. Методичні вказівки до виконання розрахункових робіт на ЕОМ з курсу "Мікроелектроника та функціональна електроніка", ч.1,2,- Київ, КПІ, 1993.
Похожие работы
... всех сферах деятельности человека. Созданию систем автоматического проектирования, промышленных роботов, автоматизированных и автоматических производственных линий, средств связи и многому другому способствует микроэлектроника. /1/ Цель работы: проектирование топологии гибридной интегральной микросхемы К2ТС241 (RST-триггер) 1. ОБЩИЙ РАЗДЕЛ 1.1 Характеристика схемы Гибридные ...
... ). Перспективы развития микроэлектроники Функциональная микроэлектроника. Оптоэлектроника, акустоэлектроника, магнетоэлектроника, биоэлектроника и др. Содержание лекций 1 Цели и задачи курса “Электронные, квантовые приборы и микроэлектроника”. Физика полупроводников. p-n- переходы. Полупроводниковые диоды. Разновидности и характеристики. 2 Транзисторы. Принцип действия, разновидности и ...
... принципов и явлений, реализация которых позволяет получить приборы со сложным схемотехническим или системотехническим функциональным назначением. В функциональной микроэлектронике начинают использовать (рис.1): Рис. 1. Основные направления функциональной микроэлектроники. Оптические явления (когерентная и некогорентная оптика, нелинейная оптика, электрооптика, магнитооптика). Их ...
... технологии широкополосного доступа - по электросетям. Было разработано оборудование PLC первого и второго поколений. Достигнутая предельная скорость передачи данных не превышала 10-14 Мб/с. Реальная же скорость передачи данных в тестовых сетях PLC с применением этого оборудования отличалась на порядок и составляла 1-2 Мб/с. Кроме этого, абонентское оборудование PLC имело сравнительно высокую ...
0 комментариев