Разработка монокристального монофункционального регулятора напряжения для бортовой сети автомобиля (стр. 10 из 10)
2) Измерителем PV1 производят измерение uпр.
7. Измерение тока холостого хода Iх.х. проводят по схеме, приведенной на рис. 5.1. при помощи измерителя PA2 при uвх = 16 В.
Рис. 5.1. (DA – контролируемый регулятор; G1 – регулируемый источник постоянного напряжения; G2 – регулируемый источник постоянного тока; PF1 – измеритель временных интервалов; PF2 – устройство выборки и хранения (УВХ))
Рис. 5.4. (R1 = 100 Ом ± 1%; DA – контролируемый регулятор)
6. Технологический маршрут изготовления монокристального регулятора напряжения
Разрабатываемая микросхема изготавливается по эпитаксиально – планарной технологии.
Основные технологические операции маршрута изготовления кристалла и нормы на контролируемые параметры представлены в таблице 6.1.
Таблица 6.1
| № №п/п | Наименование операций | Нормы на контролируемые параметры |
| 123456789101112131415161718 | Составление партии пластинОчистка химическаяОкислениеФотолитография под n+ - скрытый слой Очистка химическаяИонное легирование сурьмыОбработка в смеси КароОчистка химическаяПерераспределение сурьмыСнятие окислаОчистка химическаяЭпитаксиальное наращиваниеОчистка химическаяОкислениеФотолитография под n+ - вертикальный коллекторОчистка химическаяДиффузия n+ - вертикального коллектораСнятие окисла | hок = 0,5 ± 0,03 мкмPкрит = 10 ± 1 мкмRS = 10 ± 2 Ом/□h = 10 ± 2 мкмρ = 3,5 ± 0,5 Ом ·смhок = 0,5 ± 0,03 мкмPкрит = 8 ± 1 мкмRS = 8 ± 2 Ом/□h = 7 – 8 мкм |
| 192021222324252627282930313233343536 | Очистка химическаяОкисление Фотолитография под разделениеОчистка химическаяДиффузия разделительнаяСнятие окислаКонтроль ВАХОчистка химическаяОкисление Фотолитография под базуОчистка химическаяПодокислениеИонное легирование бора Обработка в смеси КароОчистка химическаяДиффузия базы, 2-я стадияФотолитография под резистивный слойОчистка химическая | hок = 0,5 ± 0,03 мкмPкрит = 10 ± 1 мкмRS = 15 ± 3 Ом/□h = hэп.пл. +(0,5 – 1) мкмuизол ≥ 150 Вhок = 0,5 ± 0,03 мкмPкрит = 8 ± 1 мкмhок = 0,12 мкмRS = 110 ± 10 Ом/□I: xj = 2,3 ± 0,2 мкмII: xj = 2,8 ± 0,2 мкмhок = 0,36 – 0,52 мкмPкрит = 8 ± 1 мкм |
| 37383940414243444546474849505152535455565758 | Подокисление Ионное легирование бораОбработка в смеси КароОчистка химическаяДиффузия резисторного слоя, 2-я стадияФотолитография под эмиттерКонтроль ВАХКонтроль сопротивления базы по тестовой ячейкеОчистка химическаяДиффузия фосфораФотолитография под конденсаторный слойОчистка химическаяОсаждение Si3N4Фотолитография под контактные окнаКонтроль ВАХОчистка химическаяНапыление алюминияФотолитография под AlВплавление алюминияКонтроль качества омических контактовОбезжиривание Осаждение защитного слоя | h = 0,12 мкмRS = 1300 - 1500 Ом/□h = 1 ± 0,02 мкмhок = 0,36 – 0,52 мкмuкб ≥ 100 ВRS = 8 ± 2 Ом/□hок = 0,3 – 0,4 мкмPкрит = 20  мкмh = 0,1 ± 0,02 мкмPкрит = 8 ± 1 мкмβ = 100 – 180; uкэ ≥ 40 ВhAl = 2,0 ± 0,2 мкмPкрит = 8 ± 1 мкмh = 0,4 – 0,6 мкм |
| 59606162636465 | Фотолитография по защитному слоюТермообработкаУтонение обратной стороны (шлифовка)Обезжиривание Напыление TiNiAg на обратную сторонуКонтроль ВАХКонтроль микросхем на функционирование | h = 400 –40 мкмn-p-n: β = 250 ± 50uкэ ≥ 40 Вp-n-p: β = 30 – 50 uкэ ≥ 40 ВI2L: β2 ≥ 5 |
Маршрут изготовления кристалла микросхемы включает следующие основные технологические процессы:
1) химические обработки пластин;
2) эпитаксиальное наращивание;
3) термодиффузионные процессы;
4) ионное легирование;
5) фотолитографические процессы по термическому окислу, боро – и фосфоросиликатному стеклу, алюминию и др;
6) жидкостное травление окисла, боро – и фосфоросиликатного стекла, алюминия;
7) плазмохимическое травление нитрида кремния, защитного диэлектрика;
8) осаждение нитрида кремния и низкотемпературного окисла;
9) напыление алюминия;
10) утонение обратной стороны пластин;
11) контроль электрофизических параметров.
7. Заключение
В данном дипломном проекте рассмотрен монокристальный регулятор напряжения для бортовой сети автомобиля, работающий на принципе широтно-импульсной модуляции. Данный регулятор напряжения производит поддержание на постоянном уровне (14,1 ± 0,1 В) напряжения в бортовой сети автомобиля независимо от частоты вращения ротора генератора, величины нагрузки, изменяет величину регулируемого напряжения в зависимости от температуры окружающей среды (корпуса) с отрицательным температурным коэффициентом (ТКН).
В дипломном проекте была проведена разработка схемотехники микросхемы регулятора напряжения, рассмотрен каждый блок в отдельности и работа микросхемы в целом, проведен анализ работы всех блоков и зависимостей работы от параметров схемы, ее определяющих. В результате моделирования схемы на ПЭВМ выявлены следующие расчетные данные:
1) Частота генерации генератора прямоугольных импульсов f = 2 кГц;
2) Размах эталонного пилообразного напряжения Δu = 16 мВ;
3) Напряжение защиты схемы от перенапряжений в бортовой сети автомобиля uзащ.= 20 В;
4) Температурный коэффициент напряжения датчика температуры ТКН = = - 2, 65 мВ/оС;
5) Напряжение стабилизации стабилизатора напряжения при Т = 27оС uстаб.= = 5,785 В;
6) Напряжение насыщения выходного транзистора uнас.= 0,46 В;
7) Температурный коэффициент напряжения настройки ТКН = - 5,33 мВ/оС;
8) Диапазон работы широтно-импульсной модуляции Δu = 144 мВ;
9) Частота широтно-импульсной модуляции f = 60 – 65 Гц.
Также для улучшения стабильности и надежности работы регулятора были внесены изменения в схемотехнику и топологию базового регулятора напряжения, аналога регулятора напряжения фирмы Motorola, позволяющие улучшить температурный режим работы регулятора, повысить его экономичность в использовании электрической энергии.
Перспективой развития регуляторов напряжения является переход их на многофункциональность. Такие регуляторы имеют способность обнаруживать некоторые повреждения генераторной установки и бортовой сети. В этом случае, когда повреждение обнаружено, включается сигнальная лампа на приборной панели.
Мультифункциональные регуляторы могут обеспечивать плавное возбуждение генератора, задерживать момент подключения обмотки возбуждения к источнику питания, задерживая момент возбуждения генератора и облегчая тем самым запуск двигателя. Они также имеют возможность управлять выключателем нагрузки.
Список использованных источников
1. Алексенко А.Г., Шагурин И.И. Микросхемотехника: учебное пособие для вузов. - М.: Радио и связь, 1990. – 496 с., ил.
2. Радин В.И. и др. Управляемые электрические генераторы при переменной частоте. - М.: Энергия, 1978. – 152 с., ил.
3. Кривоносов А.И. Полупроводниковые датчики температуры. - М.: Энергия, 1974. – 288 c., ил.
4. Пономарев М.Ф., Коноплев Б.Г. Конструирование и расчет микросхем и микропроцессоров. - М.: Радио и связь, 1986. – 176 с., ил.