5. Резисторы
С
оздание
резистивного элемента в ИС основано на
использовании удельного сопротивления
определённого объёма кремния. Структура
диффузионного резистора приведена на
рис.11.
Рис.11. Структура диффузионных резисторов: а) резистор на базовом
диффузионном слое; б) резистор на эмиттерном диффузионном слое;
в) канальный резистор, ограниченный сверху эмиттерным переходом
Диффузионные резисторы изготавливают одновременно с другими элементами ИС, при этом в качестве резистивного слоя обычно используют базовый диффузионный слой, поверхностное сопротивление которого зависит от технологического процесса и изменяется от 100 до 300 Ом/. Диапазон номиналов резисторов реализуется в пределах от десятков Ом до 40 кОм. Для резисторов с номиналом от единиц до нескольких десятков Ом целесообразно использовать эмиттерный диффузионный слой. Поверхностное сопротивление эмиттерного диффузионного слоя в зависимости от технологического процесса может изменяться от 2 до 20 Ом/.
Для
резисторов с номиналом порядка нескольких
десятков кОм в качестве резистивного
слоя рекомендуется использовать базовый
диффузионный слой под эмиттерным
диффузионным слоем. Поверхностное
сопротивление этого слоя 200-1000 Ом/;
точность воспроизведения величины
поверхностного сопротивления этого
слоя
(10-15)%.На
рис. 12 приведена конфигурация диффузионных
резисторов. Конфигурации а) и б)
рекомендуется применять в качестве
высокоомных резисторов (диапазон
номиналов 1 – 10 кОм), если не требуется
высокая точность номинала. Конфигурация
г) применяется для низкоомных резисторов
(диапазон номиналов от 50 до 200 Ом), при
этом ширина резистора боль длины.
Конфигурация в) применяется для резисторов
с номинальной величиной сопротивления
от 200 Ом до 1 кОм.
Величина
сопротивления диффузионного резистора
изменяется с изменением температуры
вследствие температурной зависимости
удельного сопротивления. Температурный
коэффициент сопротивления резистора
уменьшается с уменьшением величины
удельного сопротивления. В связи с этим
для диффузионных резисторов целесообразно
использовать высоколегированные
д
иффузионные
слои.
Рис.12. Конфигурация диффузионных резисторов
Неотъемлемой частью диффузионного
резистора является распределённая
ёмкость (рис. 13). Величина распределённой
ёмкости лежит в пределах 2- 10 пф для
типичных структур. Эта ёмкость должна
приниматься во внимание при работе
схемы на частотах более 10 МГц.
Рис.13.Эквивалентная схема диффузионного резистора
Помимо распределённой ёмкости в эквивалентную схему входят паразитный p-n-p транзистор. Для предотвращения паразитного эффекта в ответственных случаях n-слой присоединяется к наибольшему положительному потенциалу схемы для смещения перехода эмиттер-база паразитного транзистора в обратном направлении. Диффузионные резисторы имеют ограниченную мощность рассеивания, так как чрезмерный нагрев может привести к нелинейности вольтамперных характеристик. Мощность, рассеиваемая резистором, зависит от качества теплоотвода.
При изоляции p-n переходом максимальное напряжение на резисторе ограничено напряжением пробоя изолирующего перехода. Если изолирующий переход дополнительно смещён в обратном направлении, то максимальное напряжение на резистор должно быть уменьшено на величину смещения изолирующего перехода.