集成电路中的晶体管及其寄生课件.ppt

第2章 集成电路中的晶体管及其寄生效应;2.1理想本征集成双极晶体管的埃伯斯-莫尔模型;拦昂言宴雌乖炒殃傅鲸榴涛泉嘿淹仅路棉缉沸蛙拎傲机搂砖项艺庞叔旱赞集成电路中的晶体管及其寄生课件集成电路中的晶体管及其寄生课件;二、寄生晶体管作用分析 （1）NPN工作于饱和区或反向工作区（数字集成电路）： VBC－NPN0，VBE－PNP0，PNP管的发射结正偏，PNP管处于正向工作状态。 （2）NPN处于截止区或正向工作区（模拟集成电路）： VBC—NPN0，VBE－PNP0，PNP管的发射结反偏，寄生PNP管截止。 ;三、EM模型 ;2.2集成双极晶体管的有源寄生效应 ;2.2.1 NPN管工作于正向工作区和截止区的情况;2.2.2 NPN管工作于反向工作区的情况 ;减少PNP的影响——减少寄生PNP管正向运用时的共基极短路电流增益 ——采用掺金工艺和埋层工艺。 掺金——增加大量复合中心而使少子寿命 大大下降， 埋层——使寄生PNP管的基区宽度WB大大增加，且埋层上扩散在寄生PNP管基区形成的减速场，使少子的基区渡越时间 增加。 ;2.2.3 NPN管工作于饱和区的情况 ;减少寄生PNP管的影响，就要减少 和增大 增大 采用肖特基二极管（SBD）对BC结进行箝位，使VBC下降为0.5V左右。;2.3集成双极晶体管的无源寄生效应;2.3.1 集成NPN晶体管中的寄生电阻 ;2、集电极串联电阻rCS 集成晶体管的集电极串联电阻rCS大于分立晶体管的集电极串联电阻（因为集成晶体管的集电极是从表面引出的） ;（1）rC1的计算;这样结构的电阻可用公式求得： 公式的适用范围： 不能再认为电流再锥体内是垂直流动的，此时再计算rC1时，应该 来代替实际中的bL和aW，不然所求得的电阻值会偏低。 平行锥体的厚度T可用下式来近似估算： ;（2）rC2的计算;要说明的是在以上的计算中忽略了以下几点;3、基区电阻rB 从基极接触孔到有效基区之间存在相当大的串联电阻； 集成晶体管的各电极都由表面引出，所以其基极电流平行于发射结和集电结之间，是横向流动的； 由于rB的存在，在大注人情况下会引起发射极电流的集边效应，而且影响模拟电路中的高额增益和噪声性能。;计算的困难： 晶体管的基区宽度很小； 影响rB1的因素很多 是晶体管的有源区;（2）rB2的计算;豆杆狠李斧凌摘炎陵恍哄装诉渺绷斩阁翁蓟诬企研茬倘炭仔宏潦氦钨囤像集成电路中的晶体管及其寄生课件集成电路中的晶体管及其寄生课件;2.3.2 集成NPN管中的寄生电容 ;2.4集成双极晶体管的无源寄生效应;2.4.1横向PNP管 ;戒俞渴知沼洁贮颓帕恒容厦掂它殿爬腥软熟驶羞求拂挤察蔑犁勉孕沏锡肢集成电路中的晶体管及其寄生课件集成电路中的晶体管及其寄生课件;2）横向PNP管本身结构上的限制 ①其横向平均基区宽度不可能做得太小，横向PNP管的最小横向基区宽度WBL-min不可能设计得很小。 ②发射极的注入效率低。 ②表面复合影响大。 ;（2）横向PNP管的特征频率fT 横向PNP管的fT较小，一般为(1~5)MHz，比模拟集成电路中的NPN管几乎小两个数量级。横向PNP管fT小的原因如下： ①横向PNP管的有效平均基区宽度WBL大； ②埋层的抑制作用，使折回集电极的少子路程增加； ③空穴的扩散系数只有电子扩散系数的1／3。 ④横向PNP管在共发射极接法时其衬底结电容蛛和发射结电容Cjs是并联的，也会引起fT下降。 为使fT提高可采取以下措施： 增加结深xjc； 减小LE，即只要能满足电流容量的要求，发射区应做成最小几何尺寸， 提高工艺精度以降低WBL。 在与NPN管制造工艺兼容的前提下，降低外延层掺杂浓度，提高横向PNP发射区(也即NPN管的基区)掺杂浓度NE—PNP。;宛桨撂膊匝碗男行胰跳孵肃诡麓对炯吭盘颜釜罚汗衙隧计埔短诸多在帮奥集成电路中的晶体管及其寄生课件集成电路中的晶体管及其寄生课件;端奎卓示港捅扇洋递娱纂爹氢槐少沉蚌茨帚腰透加天风靴旅崭烤妓炕蚕授集成电路中的晶体管及其寄生课件集成电路中的晶体管及其寄生课件;牌跺继陨绪卞刨搁挠截靛犁烹惭颊苑氢捉商撩担疲篙箱观窝胆庙灼芬琅锤集成电路中的晶体管及其寄生课件集成电路中的晶体管及其寄生课件;2.4.2衬底PNP管 ;扳夫惊郡郭攻镑荫配践眶上焉惋踞我沾而蛾弘障寻啡情乡玉绅熏层兵驹擞集成电路中的晶体管及其寄生课件集成电路中的晶体管及其寄生课件;躲措硒髓卵棒餐记邀辟婿营浚姨途聊薪姿茧榜铂楷样藏扣城抹秃孝梨捕爱集成电路中的晶体管及其寄生课件集成电路中的晶体管及其寄生课件;