Интегральные диоды
Отдельно диодные структуры в ППИМС не формируются, а в качестве диода используются любой из двух p-n переходов транзистора: эмиттерный или коллекторный. Можно также использовать их комбинации. Поэтому по существу интегральный диод представляет собой диодное включение интегрального транзистора .
Рисунок 4.13
Пять возможных вариантов диодного включения транзистора показаны на рисунке 4.13. В таблице 4.1 приведены типичные параметры этих вариантов. Для них приняты следующие обозначения: до черточки стоит обозначение анода, после черточки - катода; если два слоя соединены, их обозначения пишутся слитно. Из таблицы видно, что варианты различаются как по статическим, так и по динамическим параметрам. Пробивные напряженияUПР зависят от используемого перехода: они меньше у тех вариантов, в которых используется эмиттерный переход (см. таблицу 4.1). Обратные токи IОБР (без учета токов утечки) - это токи термогенерации в переходах. Они зависят от объема перехода и, следовательно, меньше у тех вариантов, у которых используется только эмиттерный переход, имеющий наименьшую площадь. Емкость диодаСд (т. е. емкость между анодом и катодом) зависит от площади используемых переходов; поэтому она максимальна при их параллельном соединении (вариант Б- ЭК). Паразитная емкость на подложкуСП шунтирует на «землю» анод или катод диода (считается, что подложка заземлена). Емкость СП, как правило, совпадает с емкостью СКП, с которой мы встретились при рассмотрении n-p-n транзистора (рисунок 4.7). Однако у варианта Б - Э емкости СКП и СК оказываются включенными последовательно и результирующая емкость СП минимальна.
Таблица 4.1
Время восстановленияобратного тока tВ(т. е. время переключения диода из открытого в закрытое состояние) минимально у варианта БК-Э; у этого варианта заряд накапливается только в базовом слое (так как коллекторный переход закорочен). У других вариантов заряд накапливается не только в базе, но и в коллекторе, так что для рассасывания заряда требуется большее время. Сравнивая отдельные варианты, приходим к выводу, что в целом оптимальными вариантами являютсяБК-Э и Б-Э.Малые пробивные напряжения этих вариантов не играют существенной роли в низковольтных ИМС. Чаще всего используется вариант БК-Э. Помимо собственно диодов, в ИМС часто используются интегральные стабилитроны. Они также осуществляются в нескольких вариантах, в зависимости от необходимого напряжения стабилизации и температурного коэффициента. Если необходимы напряжения 5-10 В, то используют обратное включение диода Б-Э в режиме электрического пробоя, при этом температурная нестабильность составляет + (2-5) мВ/° С. Широкое распространение имеют стабилитроны, рассчитанные на на- пряжения, равные или кратные напряжению на открытом переходе U*»0, 7 В. В таких случаях используют один или несколько последовательно включенных диодов БК-Э, работающих в прямом направлении. Температурная нестабильность в этом случае составляет -(1, 5-2) мВ/° С. Если в базовом слое осуществить два p-n перехода, то при подаче напряжения между n+-слоями один из переходов работает в режиме лавинного пробоя, а второй - в режиме прямого смещения. Такой вариант привлекателен малой температурной нестабильностью (±1 мВ/°С и менее), так как температурные нестабильности при лавинном пробое и при прямом смещении имеют разные знаки.
|
