Расчёт интегральной микросхемы (стр. 3 из 5)

Расчет удельной емкости боковой части p-n-перехода эмиттер – база затруднен, поэтому ее величина может быть принята равной

. Удельная емкость боковой части p-n-перехода коллектор – база практически равна ее донной части .С целью минимизации размеров кристалла полупроводниковой ИМС принимаем топологию конденсатора квадратной формы со стороной А. Величина А для конденсатора на основе p-n-перехода эмиттер – база определяется из уравнения:

,

где

= - удельная емкость донной части p-n перехода эмиттер-база;

= 1000 - удельная емкость боковой части p-n перехода эмиттер-база;

- глубина эмиттера;

– номинальная емкость заданного i-го конденсатора.

Таким образом, решая данное уравнение относительно А, получим размеры конденсаторов:

А=135 мкм – для конденсаторов С1 и С3.

А=158 мкм – для конденсатора С2. с целью уменьшения топологических размеров конденсатора используем параллельное включение двух p-n-переходов, осуществляемое с помощью металлических проводников. Таким образом имеем:

А=111мкм.

Выбор структуры диодов ИМС

Данные диоды (КД901А) имеют следующие исходные данные:

Диоды, сформированные на основе перехода эмиттер – база, характеризуются наимеьшими значениями обратного тока за счет самой малой площади и самой узкой области объемого заряда (

). Наименьшей паразитной емкостью ( ) также обладают диодные структуры на основе перехода эмиттер – база. Для других структур значение паразитной емкости порядка 3пФ. Быстродействие характеризуется также временем восстановления обратного сопротивления. Оно минимально (около 10нс) для перехода эмиттер – база при условии, что переход коллектор – база закорочен. В других структурах время восстановления обратного сопротивления составляет 50-100нс. Из анализа исходных данных и способа применения диодов в цифровых схемах как накопительных, можно заключить, что целесообразнее выбрать диоды на основе перехода эмиттер – база.

4. Тепловой расчет микросхемы в корпусе

Так как ИС герметизируется путем запрессовки в пластмассовый корпус типа 2, то тепловое сопротивление конструкции определяется

, (4.1)

где

, - толщина слоя пластмассы (компаунда, =1,7мм) и ее теплопроводность

(

);

- внутреннее тепловое сопротивление кристалла, которое определяется по формуле

, (4.2)

где

, - толщина подложки pSi ( =200мкм) и ее теплопроводность

(

);

Температура кристалла рассчитывается по формуле

, (4.3)

где

- температура окружающей среды( =40 );

- площадь кристалла;

- суммарная мощность элементов.

Тогда

.

.

Так как рабочая температура не превышает допустимую 85

, то никаких конструктивных мер принимать не следует.

5. Расчет паразитных связей

Определим паразитную емкость в участке, где она наибольшая. Для трех проводников их будет две. Обозначим их как С12 и С13. Частичные емкости между проводниками, параллельно расположенными на подложке и находящимися в окружении других проводников, вычисляют по следующей формуле

, (5.1)

где i,j – номера проводников;

l – длина проводников;

- расчетная диэлектрическая проницаемость( = 2=6 при 2 1), где 1, 2 – диэлектрические проницаемости соответственно окружающей среды и двуокиси кремния;

- емкостный коэффициент i-ого и j-ого проводников, который рассчитывается для данного случая по следующим формулам

, (5.2)

, (5.3)

где смысл параметров ясен из рисунка 4.1.

= см; = см; = см; = см; = см; l= см.

Рис.5.1. Система параллельных проводников

,

,

пФ ,