1- Распределение мышьяка в эмиттерной области после диффузии;

2- Распределение бора в базовой области после диффукзии;

3- Концентрация примеси в коллекторе

Рисунок 1-Профиль распределения примесей в эмиттере и базе

Рисунок 2- Суммарное распределение примесей эмиттера и базы

2 Расчет слоевых сопротивлений биполярного транзистора

Слоевые сопротивления для базовой и эмиттерной областей рассчитываем по следующей формуле:

, (9)

где q = 1.6ּ10 -19 Кл – заряд электрона;

N(x,t) – распределение примеси в данной области транзисторной структуры;

μ(N(x,t)) – зависимость подвижности от концентрации примеси.

Зависимость подвижности от концентрации примеси определяется по формулам:

(10)

(11)

Таким образом, слоевое сопротивление эмиттера рассчитываем по формуле:

, (12)

где NЭМ(x,t) – распределение примеси в эмиттере рассчитанное по формуле 5.

Теперь произведём расчёт слоевого сопротивления базы по формуле:

, (13)

где NБАЗ(x,t) – распределение бора в базовой области рассчитанное по формуле 1.

Для расчёта слоевых сопротивлений воспользуемся пакетом программ Mathcad 5.0 Plus, в результате расчёта получили следующие значения слоевых сопротивлений:

= 7.16 Ом/кв;

= 795 Ом/кв.

Произведём также расчёт слоевых сопротивлений для двух крайних значений, определённых с точностью поддержания температур при легировании области эмиттера Т=±1,5°С. В результате расчётов получим следующие значения слоевых сопротивлений:

при Т = 1101,5°С = 6.07 Ом/кв.

при Т = 1098,5°С = 7.37 Ом/кв.

Затем с помощью программы Biptran рассчитаем параметры моделей транзисторов при номинальной температуре и для двух крайних значений, определённых с точностью поддержания температур при легировании области эмиттера Т=±1,5°С.

В результате расчётов получаем следующие модели транзисторов (см. Приложение ).

3 Расчет основных параметров инвертора

Схема инвертора представлена на рисунке 3.

Рисунок 3-Схема инвертора

В данной курсовой работе необходимо определить следующие параметры инвертора:

· напряжение логических уровней;

· пороговое напряжение;

· времена задержки;

· помехоустойчивость схемы;

· среднюю потребляемую мощность.

Прежде чем приступить к расчету основных параметров инвертора, учтем влияние технологического процесса на номиналы резисторов. В данной работе мы будем выполнять высокоомные резисторы на основе базового слоя, а низкоомные на основе эмиттерного слоя, то естественно, что изменение температуры будет сказываться на номиналах резисторов.

Это связано с тем, как было описано выше, слоевое сопротивление изменяется с изменением температуры. Учитывая все выше сказанное и выражение:

,

где: l,b – геометрические размеры резисторов.

Тогда:

,

где: R’ – сопротивление с учетом температуры.

Таблица 4 – Сопротивления резисторов при различных температурах

При сравнении номиналов резисторов можно сделать вывод, что при увеличении температуры номиналы резисторов уменьшаются, а при уменбшении-увеличиваются.

Напряжение логических уровней определяем по передаточной характеристики ТТЛШ – инвентора, построенной при помощи пакета программ Pspice, которая представленаа в Приложении .

Напряжения логических нулей равны:

U° =B;

U' =B.

Для того, чтобы найти пороговое напряжения необходимо продифференцировать , тогда в соответствии с Приложением :

U°пор = 0.5B,

U'пор = 1.73B.

Зная напряжения логических уровней и пороговые напряжения, можно определить помехоустойчивость схемы:

Uпом = min(U0пом,U1пом)

U0пом = U0пор – U0

U1пом = U1 – U1пор

U0пом = В

U1пом

Uпом = В

Время задержки легко определить, сравнением входного и выходного импульсов (Приложение ) = В