2. Полупроводниковые резисторы
Полупроводниковые резисторы – это резисторы, изготовленные на основе полупроводникового материала методами полупроводниковой технологии. Различают объемные и диффузионные полупроводниковые резисторы.
Объемные резисторы получают путем создания омических (невыпрямляющих) контактов металла с полупроводником. При идеальных контактах удельное сопротивление rn такого резистора определяется объемными свойствами полупроводника.
Поскольку на практике используют легированные полупроводники, их удельное сопротивление в случае полной ионизации примеси:
rhn=[qmhNд+]-1 ïðè Nд >> Na
rрn=[qmðNа-]-1 ïðè Nа >> Nä
Несмотря на простоту конструктивного и технологического исполнения, объемные резисторы не нашли широкого применения из-за большой занимаемой площади и температурной нестабильности.
Диффузионные резисторы формируют на основе диффузионных слоев, толщина которых намного меньше их ширины и длинны. Диффузионные резисторы изолированы от остального объема полупроводника p-n -переходом. Они могут быть изготовлены одновременно с другими элементами при формировании структуры полупроводниковых ИМС. Поэтому для реализации диффузионных резисторов в полупроводниковых ИМС используют те же диффузионные слои, которые образуют основные структурные области транзистора: базовую, эмиттерную, или коллекторную.
Сопротивление диффузионного резистора R определяется удельным сопротивлением полупроводникового слоя, его глубиной и занимаемой площадью:
( 1 )
где rs -удельное поверхностное сопротивление слоя
Диффузионные резисторы могут быть реализованы на основе любой из структурных областей транзистора. Для их использования в ИМС на поверхности структурных областей создают омические контакты.
Структура диффузионного резистора на основе структурных областей планарно-эпитаксиального транзистора на рис. 2.
|
|
Наиболее распространенны резисторы, сформированные на основе базовых слоев. При этом достигается сочетание высокого сопротивления слоя необходимого для уменьшения площади, занимаемой резистором и приемлемого температурного коэффициента.
|
Рис. 2 |
Для получения диффузионных резисторов
требуемого сопротивления, определяемого по формуле (1), диффузионные слои формируют в виде прямоугольника или змейки. В этом случае отношение l/b стремятся сделать по возможности большим. Для диффузионных резисторов характерно наличие паразитных элементов - распределенного конденсатора и распределенного транзистора.
Кроме диффузионных резисторов в полупроводниковых
ИМС применяют резисторы на основе МДП-структуры. При этом в качестве резистора
используют МДП-транзистор, работающий в режимах, наклонной области ВАХ.
Использование МДП-структур в качестве резисторов позволяет реализовать целый
ряд цифровых ИМС только на одних МДП-транзисторах.
3. Элемент КМОП - логики.
В цифровых ИМС практическое применение получили полевые транзисторы с оксидным диэлектриком, образующие контакт металл–оксид–полупроводник (КМОП). На рисунке 2 приведена принципиальная схема элемента ИЛИ–НЕ на два входа, содержащая один нагрузочный (VT3) и два логических (VT1 и VT2) транзистора.
|
U и.п. VT3
F (Выход)
VT1 B (Вход 2) А (Вход 1) VT2 А 1 В F=A+B |
Рис. 3
Таблица 11
А
В
F
0
0
1
1
0
0
0
1
0
1
1
0
На рисунке 3 приведена схема логического элемента ИЛИ-НЕ. Она состоит из двух логических VT1, VT2 и одного нагрузочного VT3 транзисторов. Принцип работы (таб.1) заключается в следующем:
При подаче на оба логических транзистора (входы А и В) логического 0 они остаются закрытыми (IИС=0). Сопротивление перехода для Iи.п. велико, поэтому ток источника питания протекает через VT3 на выход схемы (контакт F) формируя уровень логической 1. При подаче хотя бы на один из входов логической 1 транзистор открывается, сопротивление перехода падает Iи.п. протекает на корпус тем самым на выходе схемы формируется уровень логического 0.
Элементы КМОП-логики нашли широкое применение в микросхемотехнике. На базе этих элементов строятся дешифраторы, триггеры, счетчики, регистры, сумматоры, умножители, элементы ПЗУ и т. д и т.п.
4. Принцип действия и устройство тетрода
Развитие техники радиоприема, связанное с необходимостью усиления напряжений высокой частоты, выявило один из основных недостатков триода. Было замечено, что усилители на триодах, предназначенные для этой цели, работают неустойчиво и не обеспечивают надежного усиления.
Исследования показали, что причиной этого является наличие значительной емкости между электродами лампы. Вопрос этот очень важен, поэтому на нем стоит остановиться подробнее.
Между любыми двумя проводниками, не соприкасающимися друг с другом, существует электрическая емкость.
Две металлические пластины, разделенные промежутком, образуют конденсатор. Конденсатор, включенный в электрическую цепь, создает непреодолимое препятствие для постоянного тока, но для переменного тока представляет лишь некоторое сопротивление. Чем больше емкость конденсатора и чем выше частота переменного тока, тем меньшее сопротивление представляет конденсатор его прохождению. Как мы уже видели, внутри лампы можно различить три такие емкости: между сеткой и катодом, между сеткой и анодом и между анодом и катодом. Анализ работы лампы показывает, что наиболее вредна емкость между анодом и сеткой, обозначаемая обычно СAC.
Вредное действие этой емкости можно понять, посмотрев на наши рисунки. Предположим, что лампа должна усиливать напряжение не звуковой, а высокой частоты. На сетку лампы поступают слабые электрические колебания Uвх. Усиленные колебания этой же частоты, но с напряжением Uвых выделяются на анодной нагрузке. Если между анодом лампы и ее сеткой есть емкость Оде, то через нее часть усиленного переменного напряжения будет передана из анодной цепи обратно в сеточную. Это напряжение добавится к основному сигналу, действующему в .цепи сетки. Напряжение сигнала на входе как бы возрастает, вследствие чего увеличивается и напряжение, выделяющееся на анодной нагрузке. Это в свою очередь приведет к передаче через емкость анод — сетка в сеточную цепь еще большего напряжения и т. д. В результате работа лампы становится неустойчивой, может возникнуть самовозбуждение и лампа из усилителя колебаний превратится в генератор, т. е. в самостоятельный источник
колебаний. Возникновение в усилителе самовозбуждения проявляется в виде сильных искажений и свиста.
Опасность неустойчивой работы усилителя будет тем больше, чем выше частота переменного тока (тем меньшее сопротивление представляет для него емкость) и чем больше усиление лампы. Это обстоятельство создало весьма серьезные затруднения
приему и усилению слабых сигналов высокой частоты и заставило искать способы борьбы с вредным влиянием емкости сетка — анод трехэлектродной лампы.
Физика знает способы уменьшения емкости между двумя проводниками. Такими способами, например, является уменьшение размеров проводников,. образующих конденсатор, и увеличение расстояния между ними. Эти способы применялись при конструировании триодов, но значительного эффекта они не дали, потому что чрезмерно уменьшать электроды по ряду соображений нельзя (например, уменьшение размеров анода приводит к необходимости снизить анодный токи, следовательно, все параметры лампы), а увеличению расстояний между электродами кладут предел размеры лампы и ряд других причин.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13
