БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Кафедра ЭТТ

РЕФЕРАТ

На тему:

«Резисторы и конденсаторы в «полупроводниковом» исполнении. Топологические решения и методы расчета»

МИНСК, 2008

1. Конденсаторы

 

В качестве конденсаторов, т. е. пассивных элементов полупро­водниковых ИМС, предназначенных для использования их .емкос­ти, чаще всего находят применение обратно-смещенные р — п-gtреходы Кроме того, применяются структуры типа металл —ди­электрик .— полупроводник (МДП) (в том числе в биполярных микросхемах). Реже используются структуры типа металл — ди­электрик — металл (МДМ).

На рисунке  1.1 изображены структуры конденсаторов полупровод­никовых микросхем, а В таблице 1.1 представлены ориентировочныезначения их параметров

.

Рисунок   1.1.    Структуры   конденсаторов

полупроводниковых микросхем: а—на основе эмиттерного р—п -перехода транзистора; б—на основе коллекторного перехода: в - на основе р-n перехода кол­лектор—подложка; г-на основе парал­лельно включенных емкостей эмиттерного и коллекторного р—n-переходов; д—типа металл—диэлектрик—полупроводник.

Поскольку профиль распределения концентрации примесей в вертикальных (боковых) плоскостях пленарных р — n-переходов, полученных диффузией, значительно отличается от профиля рас­пределения в горизонтальной части р — n -переходов и аналитичес­кий расчет его затруднителен, В таблице приводятся ориентиро­вочные значения параметров для обоих случаев. Полная   емкость.

Таблица 1.1

конденсатора при использовании данных Таблица рассчитывается в соответствии с соотношением

                         (1.1)

где Согор, Соверт и Sгор Sверт — удельные емкости и площади гори­зонтальных и вертикальных плоскостей р — «-переходов.

Температурный коэффициент емкости  (ТКЕ)  конденсатора оп­ределяется выражением

     (1.2)

где Т — температура.

Если в интервале температур (Т2—Т1) изменение емкости (С2 — С1) связано с изменением температуры линейной зависи­мостью, то ТКЕ описывается формулой

                 (1.3)

Для конденсаторов на основе р—переходов при обратных на­пряжениях порядка нескольких вольт ТКЕ составляет величину ас = (2—5) 104 1/град.

Емкость конденсаторов типа металл — диэлектрик — полупро­водник рассчитывается следующим образом. Поскольку полная удельная емкость структуры типа МДП Со состоит из последова­тельно включенных удельных емкостей диэлектрика СОд и прост­ранственного заряда в полупроводнике С0П) она может быть опре­делена согласно соотношению:

       (1.4)

Удельная емкость диэлектрика является величиной постоянной, определяет максимальную удельную емкость всей структуры и рассчитывается по формуле

   (1.5)

Где       и        — диэлектрическая проницаемость и толщина диэлект­рической пленки.

Емкость области пространственного заряда в поверхностном слое полупроводника зависит от приложенного к МДП-конденсатору напряжения.

Если знак и величина приложенного напряжения таковы, что на поверхности полупроводника образуется слой, обогащенный ос­новными носителями заряда, полная удельная емкость определяет­ся удельной емкостью диэлектрика, т. ............