Емкость области ОПЗ в поверхностном слое п/п зависит от приложенного к МДП – конденсатора напряжения.

Расчет диффузионного конденсатора

1) Необходимо выбрать конструкцию конденсатора исходя из емкости C и добротности Q.

Q= , где R-сопротивление обкладки.

Для БЭ – это сопротивление базы;

для БК – сопротивление коллектора.

R<=

Для R и предельной C выбираем по справочнику Матсона конструкцию на основе эммитерного перехода.

2) Определяем расчетные ширину и длину перехода исходя из емкости диффузионного конденсатора прямоугольной формы на основе обратно смещенного перехода.

С=С_доп+С_бок=С₀аb+C_об(a+b)*X_j=600*3*2+1000(3+2)*0,4=5600 пФ

С₀ и С_об удельные емкости донной и боковой частей p-n перехода;

а и b – ширина и длина p-n перехода;

X_j – глубина залегания перехода.

Соотношение слагаемых зависит от отношения a/b. Оптимальным является отношение a/b=1, при этом доля боковой емкости оказывается минимальной.

Величины С₀ и С_об зависят от напряжения U на переходе, ОПЗ и концентрации примесей и определяются по справочнику.

Определяем а_рас и b_рас из предыдущего выражения. Если для топологии ИМС требуется конденсатор прямоугольной формы, то один из размеров выбирается исходя из конструктивных соображений. Определяем a и b 2,8 и 1,9 мм соответственно.

Определяем размеры a и b конденсатора на маске.

Реальные размеры перехода будут увеличены за счет растравливания окон и боковой диффузии, поэтому

а_мас=a_рас-2( _трав+ y)=2,8-2(0,05+0,05)=2.6

b_мас=b_рас-2( _трав+ y)=1,9-2(0,05+0,05)=1.7

За а_топ и b_топ (топологические) принимаются размеры близкие к шагу координатной сетки (округление а_мас и b_мас в большую сторону). Примем

а_топ=2.6 мм

b_топ=1.7 мм

3) Реальные размеры перехода:

а=a_топ+2( _трав+ y)=2.6+2(0,05+0,05)=2,8;

b=b_топ+2( _трав+ y)=1.7+2(0,05+0,05)=1,9;

4) Расчитывается реальная емкость p-n перехода и С.

С’=C₀ab+C_об(a+b)*X_j=600*2,8*1,9+1000(2,8+1,9)*0,4=5072 пФ

С=C-C’=5600-5072= 528пФ.

Так как С меньше допустимого значения, то увеличивать длину или ширину перехода не надо.

Расчет МДП конденсатора.

При расчете МДП конденсатора выбирается площадь верхней обкладки и ее размеры a и b из соотношения:

C=C₀*S=C₀*(a*b).

где С₀ удельная емкость.

С₀ состоит из последовательно включенных удельных емкостей диэлектрика С_д и пространственного заряда в п/п С_п и определяется из соотношения

 

С₀= .

Удельная емкость диэлектрика величина постоянная и определяет максимальную удельную емкость всей структуры и рассчитывается:

C_д= =

где - диэлектрическая. проницаемость диэлектрика;

-толщина диэлектрика.

С₀= .

s= =15.4 мм²

Емкость области ОПЗ в поверхностном слое п/п зависит от приложенного к МДП – конденсатора напряжения.

Выбираем а_расч=4.4 и b_расч=3.5.

а_мас=a_рас-2( _трав+ y)=4.4-2(0,05+0,05)=4.2

b_мас=b_рас-2( _трав+ y)=3.5-2(0,05+0,05)=3.3

За а_топ и b_топ (топологические) принимаются размеры близкие к шагу координатной сетки (округление а_мас и b_мас в большую сторону). Примем

а_топ=4.2 мм b_топ=3.3 мм

5) Реальные размеры перехода:

а=a_топ+2( _трав+ y)=4.2+2(0,05+0,05)=4.4;

b=b_топ+2( _трав+ y)=3.3+2(0,05+0,05)=3.5;

6) Расчитывается реальная емкость p-n перехода и С.

С’=C₀ab+C_об(a+b)*X_j=5.2*4.4*3.5+1.9*(4.4+3.5)*0,4=86.1 нФ

С=C’-C=86.1-80=6.1пФ

Так как С меньше допустимого значения, то увеличивать длину или ширину перехода не надо.