Книжная полка Сохранить
Размер шрифта:
А
А
А
|  Шрифт:
Arial
Times
|  Интервал:
Стандартный
Средний
Большой
|  Цвет сайта:
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц

Теория и расчет полупроводниковых приборов и интегральных схем

Покупка
Артикул: 753398.01.99
Доступ онлайн
2 000 ₽
В корзину
Предназначены для студентов специальности 2001 «Электроника и микроэлектроника», обучающихся по направлению 5507 «Электроника и микроэлектроника», выполняющих курсовые проекты по дисциплинам «Технология полупроводниковых приборов и интегральных схем» и «Теория и расчет полупроводниковых приборов». Содержат ряд указаний по расчету структуры планарных транзисторов, конструированию транзисторной структуры и расчету теплового сопротивления, а также по оформлению курсовых проектов.
Кольцов, Г. И. Теория и расчет полупроводниковых приборов и интегральных схем : методические указания к курсовому проектированию / Г. И. Кольцов, С. Г. Мадоян, С. И. Диденко. - Москва : ИД МИСиС, 2001. - 39 с. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/1239444 (дата обращения: 28.03.2024). – Режим доступа: по подписке.
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов. Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в ридер.
 
№1663 

Кафедра полупроводниковой электроники 
и физики полупроводников 

Г.И. Кольцов 
С.Г. Мадоян 
С.И. Диденко 

ТЕОРИЯ И РАСЧЕТ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ 
ПРИБОРОВ И ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ 

Методические указания 
к курсовому проектированию для студентов 
специальности 2001 направления 5507 

Под редакцией проф. Е.А. Ладыгина 

Рекомендовано редакционно-издательским 
советом института 

МОСКВА 2001 

 

УДК 621.382.001.24 

К60 

К60 
Кольцов Г.И., Мадоян С.Г., Диденко С.И. Теория и расчет полупроводниковых приборов и интегральных схем: Метод. указания 
к курсовому проектированию. – М.: МИСиС, 2001. – 39 с. 

Предназначены для студентов специальности 2001 «Электроника и 
микроэлектроника», обучающихся по направлению 5507 «Электроника и 
микроэлектроника», выполняющих курсовые проекты по дисциплинам 
«Технология полупроводниковых приборов и интегральных схем» и «Теория и расчет полупроводниковых приборов». 

Содержат ряд указаний по расчету структуры планарных транзисторов, конструированию транзисторной структуры и расчету теплового 
сопротивления, а также по оформлению курсовых проектов. 

© Московский государственный 
институт стали и сплавов 
(Технологический университет) 
(МИСиС), 2001 

СОДЕРЖАНИЕ 

Предисловие.................................................................................4 
1. Указания к выполнению курсовых проектов........................6 

1.1. Общие указания................................................................6 
1.2. Содержание и объем курсовых проектов.......................7 
1.3. Порядок 
и 
правила 
оформления 
расчетнопояснительной записки ...................................................7 

1.4. Порядок защиты курсовых проектов..............................8 

2. Методика 
расчета 
транзисторной 
структуры 
по 
заданным параметрам и ее конструирование ...................10 
2.1. Предварительное 
моделирование 
и 
расчет 
транзисторной структуры .............................................10 

2.2. Корректировка модели. Конструирование 
транзистора.....................................................................11 

2.3. Расчет параметров транзистора.....................................12 

3. Указания к расчету и конструированию планарных 
транзисторов ........................................................................17 
3.1. Общие сведения..............................................................17 
3.2. Особенности планарных p – n-переходов ....................17 
3.2. Методы увеличения пробивных напряжений p – nпереходов, покрытых SiO2, и стабилизации их 
параметров......................................................................23 

4. Указания 
к 
расчету 
теплового 
сопротивления 
транзистора ..........................................................................25 

5. Примеры типового задания на курсовой проект ................32 
6. Варианты 
исходных 
данных 
для 
курсового 
проектирования....................................................................34 

7. Рекомендуемая литература...................................................38 

3 

ПРЕДИСЛОВИЕ 

Настоящие методические указания являются дополнением к 
уже существующему пособию по курсовому проектированию [4]. 

Методические указания состоят из нескольких разделов, в 
которых даны рекомендации по выбору наиболее целесообразного 
подхода к решению ряда важных задач в последовательности, обусловленной порядком расчета и конструирования планарных транзисторов. 

Типовое задание курсового проекта представляет собой задачу конструирования транзистора с определенными основными параметрами, такими, как IK.макс, PKмакс, fгр и др. 

Сложность этой задачи состоит в многозначности связей между всеми параметрами транзистора, являющимися функциями концентрации и распределения примесей в различных областях транзистора, протяженности этих областей, формы и площади р–nпереходов, режимов работы транзистора и его внешних конструктивных параметров. Кроме того, конструирование макета транзистора должно проводиться в рамках ограничений, накладываемых существующими технологическими методами. 

В связи с вышесказанным в качестве исходных данных для 
конструирования транзистора задают только его основные параметры, определяемые назначением транзистора. Остальные параметры 
являются производными от основных. 

Расчет и конструирование транзисторов рекомендуется проводить методами последовательного приближения в три этапа: 

1 – предварительные расчеты и конструирование макета 
транзистора с учетом технологических возможностей его реального 
воплощения; 

2 – уточнение и корректировка макета с целью обеспечения 
всей совокупности заданных параметров и выбор конструкции транзистора; 

3 – составление полной эквивалентной схемы транзистора и 
расчет параметров сконструированного транзистора. 

Методические указания также призваны помочь студенту 
правильно решить ряд частных вопросов конструирования: 

− 
правильно выбрать легирующие примеси и режимы легирования; 

4 

− 
учесть влияние маскирующих покрытий на параметры 
структуры; 

− 
сконструировать защитные стабилизирующие элементы 
транзисторной структуры; 

− 
облегчить расчет теплового сопротивления конструкции; 

− 
уметь пользоваться ЭВМ при расчете некоторых параметров транзисторов. 

5 

1. УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ 
КУРСОВЫХ ПРОЕКТОВ 

1.1. Общие указания 

Методические указания предназначены для выполнения двух 
курсовых проектов по специальности «электроника и микроэлектроника». 

Курсовой проект по курсу «Теория и расчет полупроводниковых приборов» выполняется в VIII семестре после сдачи экзамена 
по основной теоретической части курса и окончании практических 
занятий, когда студент приобретает навыки, необходимые для выполнения курсового проекта. 

Темы курсовых проектов определяются программой курса и 
представляют собой расчет и конструирование планарного транзистора по заданным основным параметрам. 

Задание на курсовой проект содержит: 
− 
название темы; 

− 
перечень исходных данных для проектирования транзистора; 

− 
перечень параметров прибора, подлежащих расчету, с 
указанием той части расчета, которая должна выполняться с помощью ЭВМ. Варианты заданий представлены в конце данного пособия. 

Курсовой проект по курсу «Технология полупроводниковых 
приборов и интегральных схем» выполняется в IX семестре, после 
освоения основного курса и прохождения специальной производственной практики. 

Темы курсовых проектов определяются на основании материалов, собранных в ходе специальной практики и могут быть следующими: разработка технологии отдельных типов приборов; проектирование участка для производства определенного изделия; разработка отдельных технологических и контрольных операций. 

Задание на проект включает название темы и перечень вопросов, подлежащих детальной проработке и расчету. 

К проектам по обоим курсам выполняются чертежи по указанию преподавателя. 

6 

1.2. Содержание и объем курсовых 
проектов 

Курсовой проект состоит из расчетно-пояснительной записки 
и графической части. 

Расчетно-пояснительная записка представляет собой текстовой материал с необходимыми графиками и рисунками, выполненный в соответствии со стандартами ЕСКД. 

Общий объем расчетно-пояснительной записки должен составлять 25 – 30 листов формата 300×200 мм, текст располагается на 
одной стороне листа. 

Графическая часть выполняется на листах формата А4 в соответствии со стандартами ЕСКД. 

Результаты расчетов на ЭВМ прикладываются к работе вместе с блок-схемой и программой. 

Электрические схемы выполняются в соответствии с  
ГОСТ 2-706-71 «правила выполнения схем» и ГОСТ 2.787-71 «обозначения условные, графические в схемах». 

Законченную работу сдают преподавателю за неделю до защиты. 

1.3. Порядок и правила оформления 
расчетно-пояснительной записки 

Расчетно-пояснительная записка содержит следующие разделы: 

1. Задание на курсовой проект. 
2. Анализ задания и выбор методов решения поставленной 
задачи. 

3. Расчетную и проектную части с необходимыми иллюстрациями.  

4. Заключение, включающее выводы по работе. 
5. Перечень литературных источников в порядке их упоминания в тексте. 

Библиографическое описание книг включает фамилии и инициалы всех авторов, название книги, место издания, издательство, 
год, номера страниц. 

7 

Описание статьи из журнала включает фамилии и инициалы 
авторов, название издания, место издания, год, номер, том (если имеется), номера страниц, на которых помещена статья. 

Допускаются только общепринятые сокращения. Описание 
зарубежных изданий приводится в оригинальной транскрипции. 

Материал расчетно-пояснительной записки располагают в 
следующем порядке: титульный лист; задание на работу; оглавление; 
текстовая часть с расчетами (в том числе на ЭВМ), рисунками и таблицами; список литературы. 

Листы расчетно-пояснительной записки должны быть сброшюрованы и помещены в обложку из чертежной бумаги (лист формата 12 по ГОСТ 2.301-68, согнутый пополам). 

Титульный лист выполняется в соответствии с требованиями 
ГОСТ 2.105-68. 

Нумерация страниц, таблиц и рисунков сквозная. 
Сокращения в тексте и подрисуночных подписях не допускаются. Условные буквенные и графические обозначения должны 
соответствовать установленным стандартам. Обозначения параметров в формулах должны соответствовать принятым стандартам. Расшифровка параметров и коэффициентов приводится непосредственно под формулой, после слова «где...», причем каждый параметр – с 
новой строки, обязательно с указанием его размерности. 

Всем формулам присваивают номера; нумерация формул 
также сквозная. 

1.4. Порядок защиты курсовых 
проектов 

Оформленная 
и 
подписанная 
студентом 
расчетнопояснительная записка вместе с графической частью сдается руководителю проекта на проверку к указанному в задании сроку. Если 
проект выполнен правильно, он допускается к защите и руководитель подписывает записку и чертежи. 

Индивидуальные консультации проводятся регулярно. Студент обязан еженедельно посещать консультации, пока проект не будет выполнен. Защищают курсовые проекты в установленные кафедрой сроки в присутствии комиссии, состоящей из руководителя проекта и двух преподавателей, ведущих занятия в данной группе. 

8 

Защита включает краткий доклад и ответы на вопросы преподавателей. В докладе студент излагает содержание работы по выполнению полученного задания и обосновывает принятые решения. 

Курсовой проект оценивается дифференцированной оценкой. 
Далее подробно рассматриваются принципы расчета транзисторной структуры. 

9 

2. МЕТОДИКА РАСЧЕТА 
ТРАНЗИСТОРНОЙ СТРУКТУРЫ ПО 
ЗАДАННЫМ ПАРАМЕТРАМ И ЕЕ 
КОНСТРУИРОВАНИЕ 

2.1. Предварительное моделирование 
и расчет транзисторной структуры 

1. Расчет по заданному значению UКБмакс соответствующих 
значений концентрации примеси в высокоомной части коллекторной 
области транзистора и ширины области пространственного заряда. 
Удельное сопротивление (ρК) коллекторной области (ее высокоомной части) определяют с 1,5 – 2-х кратным запасом. 

2. Определение площади p – n-перехода коллектор – база. 
Площадь p – n-перехода база – коллектор вычисляют на основании 
величины CКБ. Полученное значение включает также площади боковых граней p – n-перехода. 

3. Определение размеров и конфигурации эмиттера. При проектировании маломощных СВЧ транзисторов основным ограничивающим параметром является СЭБ; при проектировании мощных 
транзисторов – IКмакс. 

В первом случае задача сводится к выбору оптимальной концентрации примеси в базовой области на границе с эмиттером. Во 
втором – к конструированию эмиттера с возможно большим отношением его периметра к занимаемой им площади, с учетом технических 
ограничений. 

4. Определение ширины базовой области транзистора. По заданному значению fгр определяется максимально допустимая ширина 
базовой области. 

Основываясь на результатах проведенных расчетов, можно 
составить представление о геометрии транзисторной структуры и 
степенях легирования отдельных областей транзистора. Но полученные данные требуют дополнительных проверок и уточнений. 

10 

2.2. Корректировка модели. 
Конструирование транзистора 

1. Уточнение степени легирования коллекторной высокоомной области и ее протяженности. 

Вычисляют радиус кривизны p – n-перехода коллектор – база 
и определяют его влияние на величину UКБ. Если радиус кривизны 
окажется больше или равен кристаллическому радиусу, то определенное ранее значение ρК можно считать окончательным. Если же 
заданное значение UКБ не обеспечивается, то следует воспользоваться, одним из конструктивных способов повышения пробивных напряжений Uпр, рассматриваемых в главе 3. Если необходимо незначительное повышение пробивного напряжения, оно может быть достигнуто увеличением ρК. 

После выбора пути обеспечения заданного значения UКБ определяют протяженность высокоомной коллекторной области с учетом глубины базовой области или защитного кольца Гетцбергера. 

2. Определение размеров p – n-перехода коллектор – база. 

Зная из предыдущих расчетов глубину залегания p – nперехода коллектор – база, определяют размеры базовой области – 
площади легирования – на основании из суммарной площади p – nперехода. Ее значение должно быть установлено с минусовым допуском, так как обычно задают максимальные значения СКБ. 

3. Определение размеров и конфигурации эмиттерной области (областей). 

Задача заключается в размещении на площади базы эмиттера 
(одного или многих) с периметром, обеспечивающим необходимый 
рабочий ток. 

4. Определение конфигурации и размеров металлических покрытий базы и эмиттера и дополнительных областей, если таковые 
включены в структуру транзистора для повышения UКБ и стабилизации параметров. 

5. Определение общей площади кристалла (пластины). 

11 

Доступ онлайн
2 000 ₽
В корзину