Вопросы к экзамену КТ-31, 32 по курсу «Схемо и системотехника электронных
средств».
Содержание.
1. Классификация микроэлектронных изделий по технологии изготовления,
схемотехнической реализации, функциональному назначению и степени интеграции.
2. Этапы проектирования интегральных микросхем.
3. Основные параметры ИС: функциональные, режимные и технико-экономические.
4. Измеряемые статические и динамические параметры цифровых ИМС и их
определения.
5. Статические и динамические характеристики ИМС, определение рабочих точек и
параметров.
6. Технологический маршрут формирования биполярных ИС.
7. Эквивалентная схема Эберса-Молла n-p-n биполярного транзистора. Режимы
работы транзистора. Уравнения токов.
8. Эквивалентные схемы Эберса-Молла горизонтального биполярного транзистора pn-p типа. Уравнения токов.
9. Эквивалентные схемы Эберса-Молла вертикального биполярного транзистора p-n-p
типа. Уравнения токов.
10. Идеальный диод. Разновидности структур диодного включения интегрального
биполярного транзистора.
11. Эквивалентная схема реального диода. Аппроксимация ВАХ.
12. Интегральные структуры резисторов.
13. Эквивалентная модель. Расчет сопротивления.
14. Интегральные структуры конденсаторов. Эквивалентные схемы. Расчет емкости.
15. Разновидности полевых транзисторов. Их условные обозначения, структуры и
проходная характеристика.
16. Физические параметры полевого транзистора. Эквивалентная схема и уравнения
ВАХ.
17. Этапы формирования самосовмещенной структуры КМДП транзистора с Si*
затвором.
18. Логическая функция. Основные тождества булевой алгебры.
19. Основные логические функции, их условные обозначения и таблицы истинности.
22. Минимизация логической функции с помощью карты Карно.
23. Способы упрощения логических функций и приведения к элементной базе И-НЕ,
ИЛИ-НЕ.
24. Резистивно-транзисторная схема. Принцип работы по передаточной
характеристике
25. Влияние нагрузки на основные параметры РТЛ.
26. Резистивно-транзисторная схема. Входная и выходная характеристики.
27.Эмиттерно-связанная логическая схема. Эквивалентная схема. Принцип работы по
входной характеристике.
28. Передаточная и выходная характеристики ЭСЛ схемы. Основные статические
параметры.
29. Принцип работы и логическая функция многоярусной ЭСЛ схемы. Требования к
входным и опорным напряжениям.
30. Диодно-транзисторная логика. Входная и передаточная характеристики.
31. Влияние нагрузки на основные измеряемые параметры ДТЛ.
32. Принцип работы транзисторно-транзисторной логической схемы с простым
инвертором. Входная и передаточная характеристики ТТЛ.
33. Влияние нагрузки на основные измеряемые параметры ТТЛ.
34. Структура, эквивалентная схема и уравнения токов многоэмиттерного транзистора.
35. Принцип работы и передаточная характеристика транзисторно-транзисторной
схемы со сложным выходным каскадом.
36. МОП цифровые ИС. Классификация логических инверторов.
37. Принцип работы МОП инвертора с нелинейной нагрузкой. Совместная
вольтамперная и передаточная характеристики. Основные измеряемые параметры.
38. Принцип работы МОП инвертора с квазилинейной нагрузкой. Совместная
вольтамперная и передаточная характеристики. Основные измеряемые параметры.
39. Принцип работы МОП инвертора с токостабилизирующей нагрузкой. Совместная
вольтамперная и передаточная характеристики. Основные измеряемые параметры.
40. Принцип работы комплементарного МОП инвертора. Совместная вольтамперная и
передаточная характеристики. Основные измеряемые параметры.
41. Проектирование логических элементов И-НЕ, ИЛИ-НЕ в МОП базисе. Расчет
эквивалентной крутизны группы переключающих транзисторов.
42. Проектирование логических элементов И-НЕ, ИЛИ-НЕ в КМОП базисе. Расчет
эквивалентной крутизны группы переключающих транзисторов.
43. Расщепление передаточной характеристики МДП логического элемента,
выполняющего функцию ИЛИ-НЕ. Определение эквивалентной крутизны транзисторов
для наихудшего случая.
44. Влияние параметров МДП транзисторов на характеристики логических элементов.
● 1. Классификация микроэлектронных изделий по
технологии изготовления, схемотехнической реализации,
функциональному назначению и степени интеграции.
.
● 2. Этапы проектирования интегральных микросхем.
3. Основные параметры ИС: функциональные, режимные и
технико-экономические.
Коэффициент объединения по входу определяет
предназначенных для подачи логических переменных.
число
входов
элемента,
Коэффициент объединения по выходу характеризует допустимое количест­во
соединенных между собою выходов логических элементов с целью создания но­вых
функций.
● 4. Измеряемые статические и динамические параметры
цифровых ИМС и их определения.
● 5. Статические и динамические характеристики ИМС,
определение рабочих точек и параметров.
Динамическая характеристика
● 6. Технологический маршрут формирования биполярных
ИС.
Помянем человека, у которого будет этот вопрос… Воистину
● 7. Эквивалентная схема Эберса-Молла n-p-n биполярного
транзистора. Режимы работы транзистора. Уравнения
токов.
● 8. Эквивалентные схемы Эберса-Молла горизонтального
биполярного транзистора p-n-p типа. Уравнения токов.
●
● 9. Эквивалентные схемы Эберса-Молла вертикального
биполярного транзистора p-n-p типа. Уравнения токов.
● 10. Идеальный диод. Разновидности структур диодного
включения интегрального биполярного транзистора.
На рис.5.1 приведены условное обозначение и
ВАХ
идеального
диода.
ВАХ
диода
описывается следующими уравнениями:
где Iд, Uд - ток и напряжение на диоде;
Iд0 - начальный (тепловой, обратный) ток диода;
m - коэффициент неидеальности диода;
φТ -температурный потенциал;
А - площадь диода (p-n перехода);
Dn(p),Dp(n) - коэффициенты диффузии неосновных носителей электронов n в pобласти и дырок p в n-области;
Ln( p),Lp(n) - диффузионная длина неосновных носителей (среднее расстояние,
которое проходят неравновесные носители в процессе диффузии за среднее
время жизни, то есть средний путь от места рождения до места рекомбинации);
N(p),P(n) - концентрация неосновных носителей;
ni- концентрация собственных носителей в полупроводнике;
μn(p) - подвижность электронов (дырок) (коэффициент пропорциональности
между дрейфовой скоростью н.з. и приложенным внешним электрическим
полем. Определяет способность электронов и дырок в металлах и
полупроводниках реагировать на внешнее воздействие);
τn(p) - время жизни неосновных носителей (время, за которое концентрация
неосновных неравновесных носителей заряда убывает в е раз).
Существует шесть диодных структур, совместимых с технологическим
процессом получения n–p–n-транзистора, т.е. для изготовления таких диодов не
требуется дополнительных технологических операций, помимо тех, которые
используются при получении n–p–n-транзистора.
В табл.5.1 приведены шесть основных конфигураций интегральных диодов
(пробивное напряжение перехода БЭ Uбэ.гр=6-7В, пробивное напряжение
перехода БК Uкэ.пр=50-60В).
11. Эквивалентная схема реального диода. Аппроксимация
ВАХ.
На рис.5.2 приведена эквивалентная схема
интегрального диода, в которой учитывается,
кроме
идеального
диода,
его
пассивное
сопротивление rД и емкость p–n-перехода СД0 .
Падение напряжения на интегральном диоде
определяется как
Емкость
диодного
перехода
определяется
барьерной и диффузионной составляющими (описание модели Эберса - Молла
для n–p–n-транзистора выражениями (4.1) (4.3)).
Сбар - удельная емкость при нулевом напряжении на переходе;
m = 1/2 или 1/3 соответственно для резкого и плавного p–n-переходов;
A - площадь перехода;
Upn - напряжение, приложенное к p–n-переходу;
𝜑к - контактная разность потенциалов;
NA - концентрация акцепторов;
ND - концентрация доноров;
ni - собственная концентрация полупроводника.
При расчетах интегральных схем встречаются следующие аппроксимации ВАХ
интегрального диода:
Аппроксимация (приближение) - научный метод, состоящий в замене одних
объектов другими, в каком-то смысле близкими к исходным, но более простыми.
линейная (рис.5.3)
кусочно-линейная (рис.5.4):
имея Iдиф = 1мА, m=1, фи т = 25 мВ получим rд = 25 Ом
● 12. Интегральные структуры резисторов
Существуют
1)Диффузионные
2)Ионно
3)Плёночные
3
(коллекторные,
вида
базовые
и
резисторов:
эмиттерные)
легированные
Конфигурация
1)Полосковая
2)Меандр. Формула расчёта
резисторов:
Диффузионные.
В полупроводниковых ИС диффузионные резисторы получили наибольшее
распространение. Изготавливаются они одновременно с транзисторами, в едином
технологическом процессе. Для выполнения пригодны практически все технологические
области структуры. Чаще всего используется резистор, выполненный в базовом слое р-типа рис
6.1.
Дополнительный контакт используется для задания обратного смещения на паразитном
р–n-переходе, чтобы ток протекал только через резистор и не протекал через паразитный р–nпереход. Для этого дополнительный контакт подключается к наибольшему потенциалу (+UИП),
а подложка - к наименьшему потенциалу (земля), если в схеме используется положительное
питание UИП.
Практикуется создание единого кармана для группы резисторов.
Коллекторный
Базовый
Эмиттерный
ПИНЧ
Диффузионный пинч-резистор (сжатый) позволяет увеличить поверхностное сопротивление за
счет уменьшения глубины диффузионного слоя, в кот. выполнен R
Ионно-легированные
Используется дополнительная операция ионного легирования очень тонкого слоя Хj = 0,1 - 0,2
мкм с высоким поверхностным сопротивлением 𝜌S = 20 кОм/квадрат. Для получения
качественных контактов формируют более толстые области p+ типа
● 13. Эквивалентная модель. Расчет сопротивления.
Сопротивление резистора может быть выражено через S - поверхностное
сопротивление, измеряемое в Ом/кв или через V - объемное удельное
сопротивление, измеряемое в [Ом*см]:
𝜌𝑉 [Ом/см] − объемное сопротивление ; 𝜌𝑆 [Ом/◻]
− поверхностное сопротивление
ТКС - температурный коэф. сопротивления ТКС =
1/𝑅 ∗ 𝜕𝑅/𝜕𝑇 [1/градус С]
Разброс номинала сопротивлений: 𝜎 = 𝛥𝑅/𝑅 ∗ 100%
Каждый интегральный резистор имеет значительную
паразитную емкость, распределенную по его длине (рис.6.10).
При моделировании используется эквивалентная
сосредоточенными параметрами (рис.6.11).
схема
резистора
Схема включения интегрального резистора
представляет собой RC-фильтр низких частот (рис.6.12) с постоянной времени
t=RC/2. Поскольку
и
то постоянная времени:
с
● 14. Интегральные структуры конденсаторов.
Эквивалентные схемы. Расчет емкости.
Кроме резисторов в ИС используют конденсаторы. Интегральные конденсаторы
реализуют:
1)
на
2)
3) пленочный.
обратно-смещенном
на
p–n-переходе;
МДП-структуре;
Конденсатор на обратно-смещенном p–n-переходе. Емкость такого
конденсатора определяется зарядной барьерной емкостью p–n перехода,
значение которой зависит от обратного смещения на переходе:
В технологическом маршруте возможна реализация конденсаторов на переходе:
1)
коллектор
база
(рис.6.16);
2)
эмиттер
база
(рис.6.17);
3) коллектор - подложка (рис.6.18).
Недостатки конденсаторов, реализованных на обратно-смещенном p–nпереходе:
1) определенная (отрицательная) полярность приложенного напряжения
смещения
p–n-перехода;
2)
зависимость
емкости
от
приложенного
напряжения;
3) низкая добротность, которая определяется как
, где С эквивалентная емкость; r - эквивалентное сопротивление; f - частота.
МОП-конденсатор. Возможна реализация конденсатора на структуре металл окисел - полупроводник (рис.6.19) Емкость такого конденсатора рассчитывается
как емкость плоского конденсатора:
Преимущества конденсатора, выполненного на МОП-структуре:
1) емкость практически не зависит от приложенного напряжения;
2) можно использовать любую полярность приложенного напряжения.
Недостаток такого конденсатора заключается в том, что требуется
дополнительная операция - создание окисла определенных толщины и состава.
Пленочный конденсатор. При многоуровневой металлизации возможна
реализация пленочного конденсатора (рис.6.20). Емкость такого конденсатора
рассчитывается как емкость плоского конденсатора.
В табл.6.3 приведены основные параметры интегральных конденсаторов.
● 15. Разновидности полевых транзисторов. Их условные
обозначения, структуры и проходная характеристика.
Иии пооомните - затвор у них у всех из поликремния(Si*), а не из металла.
Кто забудет - тому откусят жопу*.
Полевые транзисторы первоначально назывались МДП - металл-диэлектрикполупроводник, но поскольку в интегральном исполнении в качестве
диэлектрика использовали окисел, то они стали называться МОП - металлокисел-полупроводник.
Полевой транзистор - униполярный прибор, в котором работает один тип
носителей. Если работают электроны, то прибор называется n-МОП, если
работают дырки - p-МОП. В основе полевого транзистора лежит принцип
модуляции проводимости сток-исток.
*
● 16. Физические параметры полевого
Эквивалентная схема и уравнения ВАХ.
транзистора.
● 17. Этапы формирования самосовмещенной структуры
КМДП транзистора с Si* затвором.
Что вообще значит “самосовмещённая” - общая идея такой технологии состоит в
том, что слои истока и стока создаются не до, а после формирования затвора. При этом
затвор используется в качестве маски при получении слоёв истока и стока, а
следовательно, края затвора и этих слоёв будут совпадать и перекрытие будет
отсутствовать. (рис. 8.21)
Формирование комплементарной пары полевых транзисторов. Исходным материалом
является подложка p-типа.
1. Формирование кармана для создания p-МОП (рис.8.13)
а) маскирующее окисление под карман dОК = 0,35 мкм SiO2;
б) 1 фл - фотолитография области кармана р-МОП-транзистора;
в) травление маскирующего окисла SiO2;
г) снятие фоторезиста;
2. Формирование слоев, защищающих активные области транзисторов (рис.8.14):
а) стравливание SiO2, окисление перед нанесением нитрида кремния в HCl (dОК = 42,5
нм);
б) 2 фл - фотолитография слоя нитрида кремния для защиты активных областей;
в) дубление фоторезиста;
г) плазмохимическое травление (ПХТ) нитрида кремния (Si3N4);
Слой “в точку” - Si3N4
Слой “в клетку” - фоторезист
3. Формирование охранных областей n-МОП (рис.8.15):
а) 3 фл - фотолитография "охраны n-транзисторов";
б) ионное легирование бором (В) Е = 100 кэВ; D = 5,9 мкКл/см2 ;
в) снятие фоторезиста.
4. Формирование охранных областей p-МОП (рис.8.16):
а) 4 фл - фотолитография "охраны р-транзисторов";
б) ионное легирование фосфором (Р) Е = 40 кэВ; D = 2,5 мкКл/см2 ;
в) снятие фоторезиста.
5. Подгонка порогового напряжения (рис.8.17):
а) выращивание фонового окисла SiO2 толщиной dОК = 0,85 мкм, стравливание
защитной маски Si3N4, освежение окисла SiO2;
б) предварительное окисление при температуре Т = 900 °С в течение t = 5'–10'–5'; dОК
= 70 нм; стравливание SiO2;
в) подгонка порогового напряжения Uпор0 с помощью ионного легирования бором (В):
1) Е = 100 кэВ; D = 0,3 мкКл/см2 ; 2) E = 40 кэВ; D = 0,1 мкКл/см2 .
где
- разность работ выхода электронов из материала затвора и полупроводника
подложки.
Меняем степень легирования подложки, меняем
.
Повышение уровня легирования увеличивает пороговое напряжение для n-типа
подложки и уменьшает для p-типа (легирование бором - увеличение p-типа
проводимости).
6. Формирование подзатворного окисла SiO2 толщиной dОК = 42,5 нм (рис.8.18).
7. Формирование поликремниевого затвора (рис.8.19):
а) выращивание поликремния Si* толщиной dОК = 0,4 мкм;
б) легирование Si* с помощью диффузии фосфора (Р), снятие фосфорно-силикатного
стекла (ФСС);
в) 5 фл - фотолитография поликремниевого затвора Si* (рис.8.19);
г) ПХТ Si* .
8. Формирование областей стока-истока n-МОП (рис.8.20):
а) 6 фл - фотолитография областей стока-истока n+ - типа ;
б) ионное легирование мышьяком (As) E = 60 кэВ; D = 1000 мкКл/см2 .
9. Формирование областей стока-истока p-МОП (рис.8.21):
а) окисление при температуре Т = 950 °С в течение t = 30 мин в сухом кислороде (О2);
б) 7 фл - фотолитография областей стока-истока р+ - типа (рис.8.21);
в) ионное легирование (BF2) E = 80 кэВ; D = 700 мкКл/см2 .
10. Формирование контактных окон:
а) окисление при температуре Т = 950 °С в течение t = 30 мин в сухом кислороде (О2);
б) 8 фл - вскрытие контактных окон к областям n + и Si* (рис.8.22);
в) ПХТ SiO2;
г) снятие фоторезиста;
д) ионное подлегирование фосфором (Р) контактов Е = 40 кэВ, D = 1400 мкКл/см2 ;
е) оплавление ФСС + разгонка Р в контактах при температуре Т = 1000 °С;
ж) 9 фл - вскрытие контактных окон к областям р + (рис.8.23);
з) ПХТ ФСС и SiO2, химический дотрав.
11. Формирование слоя металлизации (рис.8.24):
а) химическая обработка поверхности пластины, освежение (буферный травитель);
б) нанесение слоя металлизации Al и кремния Si толщиной d = 0,8 мкм;
в) запыление Si (dx = 20 нм).
г) 10 фл - фотолитография для слоя металлизации;
д) ПХТ Al;
е) нанесение защиты
Я, конечно, всё понимаю, но вот почему отсутствуют контакты к затвору - я не
понимаю.
По идеи вот:
● 18. Логическая функция. Основные тождества булевой
алгебры.
В булевой алгебре различные логические выражения имеют только два значения
- "истинно" или "ложно".
Таким образом, любое логическое выражение F является функцией
логических переменных A,B,С... , которые имеют также два значения: 0 или
1.
● 19. Основные логические функции,
обозначения и таблицы истинности.
их
условные
● 20. Формы представления логических функций.
Логическая функция F может быть представлена четырьмя формами:
●
●
●
●
словесной;
алгебраической;
табличной;
графической.
1. Словесная форма - это определение состояния входных переменных, при
которых функция принимает конкретное значение.
Пример: словесная форма описания дизъюнкции - логическая функция дизъюнкции
равна 0, только когда значения логических переменных равны нулю, при остальных
значениях логических переменных логическая функция равна единице.
2. Алгебраическая форма имеет два представления:
1) совершенная дизъюнктивная нормальная форма (СДНФ) - алгебраическое
представление функции в виде дизъюнкции (суммы) минтермов, соответствующих
наборам переменных, для которых fi = 1;
где fi - значение логической функции F (0 или 1);
mi - минтерм, соответствующий i-му набору входных логических переменных.
Минтерм (конституента 1) - конъюнкция всех переменных, которые входят в прямом
виде, если значение данной переменной в наборе равно 1, либо в инверсном виде, если
значение переменной в наборе равно 0. Для k входных логических переменных
составляются 𝑞 = 2𝑘 минтермов.
Пример составления минтермов:
2) совершенная конъюнктивная нормальная форма (СКНФ) - алгебраическое
представление функции в виде конъюнкции (произведения) макстермов,
соответствующих наборам переменных, для которых fi = 0.
где fi - значение логической функции F (0 или 1); Mi - макстерм, соответствующий i-му
набору входных логических переменных.
Макстерм (конституента 0) - дизъюнкция всех переменных, которые входят в прямом
виде, если значение данной переменной в наборе равно 0, либо в инверсном виде, если
значение переменной в наборе равно 1.
Пример составления макстермов:
3. Табличная форма.
Может быть выражена в виде таблицы истинности или карты Карно.
Таблица истинности содержит в первых столбцах перебор всех q возможных наборов
значений логических переменных и в последнем столбце - значения логической
функции, соответствующие каждому набору переменных. Таблица истинности
используется для проверки функционирования ЦИС на этапе структурного
проектирования.
Карта Карно - представление логической функции в виде карты минтермов. Эта форма
наиболее удобна для представления логической функции с небольшим количеством
переменных (k < 6). Карта Карно используется для упрощения логических функций.
Карта содержит 𝑞 = 2𝑘 клеток, причем каждой клетке соответствует один из q
минтермов, который определяется столбцом и строкой, на пересечении которых
находится клетка (рис.2.1).
Входные логические переменные перебираются по одной оси по строгому правилу
изменения только одной входной переменной при переходе к следующему состоянию.
4. Графическая форма - это временные зависимости логических входных переменных
и выходных функций (рис.2.3). Такая форма используется обычно для представления
результатов моделирования или измерений ЦИС и определения параметров.
● 21. Правила работы с картой Карно.
Заполняется карта Карно для полученной функции, представленной в
совершенной нормальной форме.
Если логическая функция имеет СДНФ, то заполняется карта Карно по 1
(рис.2.4,а) (так как функция равна 1, если хотя бы одно слагаемое равно 1). При
остальных значениях входных логических переменных функция принимает
значение 0.
Если логическая функция имеет СКНФ, то заполняется карта Карно по 0
(рис.2.4,б) (так как функция равна 0, если хотя бы один сомножитель равен 0).
При остальных значениях входных логических переменных функция принимает
значение 1.
Минимизацию функции можно проводить либо по 1, либо по 0. Как правило,
минимизация, т.е. объединение соседних состояний, проводится в
соответствии с элементным базисом. Проводится объединение соседних 2, 4,
8, 16 (2𝑛 ) состояний. Объединяться могут клетки по строкам либо по столбцам,
либо по квадратам. В результате объединения по правилу склеивания (
) записываются те переменные, которые не изменялись при
переходе из состояния в состояние. Чем крупнее объединение, тем меньше
переменных остается в алгебраическом выражении функции. Одно состояние
может войти в несколько разных объединений.
После минимизации функция считывается с карты Карно. В алгебраическом
выражении функции будет столько слагаемых или сомножителей, сколько
объединений было сделано.
Считывание по единицам:
Считывание по нулям:
● 22. Минимизация логической функции с помощью карты
Карно.
Минимизация логической функции заключается в упрощении ее
алгебраического выражения. Чем меньше элементов требуется для ее
выполнения, тем лучшие показатели по быстродействию, потребляемой
мощности и занимаемой площади на кристалле будет иметь микросхема.
Минимизацию функции можно проводить либо по 1, либо по 0. Как правило,
минимизация, т.е. объединение соседних состояний, проводится в
соответствии с элементным базисом. Проводится объединение соседних 2, 4,
8, 16 (2𝑛 ) состояний. Объединяться могут клетки по строкам либо по столбцам,
либо по квадратам. В результате объединения по правилу склеивания (
) записываются те переменные, которые не изменялись при
переходе из состояния в состояние. Чем крупнее объединение, тем меньше
переменных остается в алгебраическом выражении функции. Одно состояние
может войти в несколько разных объединений.
После минимизации функция считывается с карты Карно. В алгебраическом
выражении функции будет столько слагаемых или сомножителей, сколько
объединений было сделано.
Считывание по единицам:
Считывание по нулям:
● 23. Способы упрощения логических функций и приведения
к элементной базе И-НЕ, ИЛИ-НЕ.
3. Минимизация функции с помощью карты Карно (см. 21)
4. Считывание функции с карты Карно (см. 21)
● 24. Резистивно-транзисторная схема. Принцип работы по
передаточной характеристике
Логическим элементом (ЛЭ) называется электронная схема, выполняющая
простейшую логическую операцию.
ЛЭ используют в большинстве ЦИС, и наряду с элементами памяти они
являются основными элементарными "кирпичиками", которые во многом определяют
параметры схем.
Основная логическая функция - инверсия и ИЛИ-НE:
Виды РТЛ:
Если хотя бы на один вход задано высокое напряжение U1, соответствующий
транзистор начинает работать в НАР с током IЭ и быстро переходит в РН. Выходное
напряжение определяет транзистор, работающий в РН U0 = UКЭН.
Можно построить функцию ИЛИ-НЕ, подавая сигналы на параллельно включенные
входные резисторы. В этом случае реализуется МОНТАЖНОЕ "ИЛИ" на втекающих
токах базы транзистора (рис.7.3).
Анализ РТЛ-схемы по передаточной характеристике
Теперь расписываем принцип работы, опираясь на передаточную:
В точке А при UВХ = 0 В, Т1 работает в РО, так как переход Б-Э находится под
нулевым смещением, а переход Б-К - под обратным смещением.
Участок AB 0 < Uвх <= Uвх(в).
Пока входное напряжение меньшение БЭгр, ток через Б-Э переход не течет, НАР с Iэд
примерно равным 0, т.к. присутствует тепловой ток.
На участке BC транзистор в НАР, с током Iэд > 0. Граничное условие Uвх =
Uбэгр. После точки В ток эмиттерного диода возрастает по экспоненциальной
зависимости и выходное напряжение падает. При учете сопротивлений в цепи
базы входная характеристика приобретает заметно линейный (омический)
характер
Точка Pп - пороговая точка, при которой Uвх = Uвых = Uп = Uбэн(насыщения).
Граничное условие для точки С - это Uбк = 0, т.е. транзистор переходит в РН
На участке CD при Uбк <= Uбкгр коллекторная область не будет
инжектировать носителей заряда и Iкд = Iкд0 = 0, поэтому уравнения для
описания такие же, как и на прошлом участке. Граничное условие для D:
На участке DE, Uбк >= Uбкгр, тогда используется схема для РН (схема выше)
● 25. Влияние нагрузки на основные параметры РТЛ.
● 26. Резистивно-транзисторная схема. Входная и выходная
характеристики.
входная характеристика
В точке А при UВХ = 0 В, Т1 работает в РО, так как переход Б-Э находится под
нулевым смещением, а переход Б-К - под обратным смещением. IВХ = IБ =0, Участок
АВ 0 < UВХ < UВХ(В). Пока входное напряжение меньше UБЭГР, ток через переход БЭ практически не течет, транзистор работает в НАР с IЭД = IЭД0=0.
На участке ВС транзистор работает в НАР с током IЭД > 0. Граничное условие, при
котором изменятся характеристики и режим работы транзистора, определяется как
UВХ = UБЭГР.
Граничное условие для точки C определяется условием перехода транзистора в РН
(UБК = 0)
Граничное условие для определения входного напряжения в точке D:
На участке DE, когда UБК > UБКГР, для анализа схемы необходимо использовать
соответствующую режиму насыщения полную схему Эберса - Молла
Максимальное значения тока рассчитывается с учетом сопротивления области базы
Выходная характеристика
● 27.Эмиттерно-связанная логическая схема.
Эквивалентная схема. Принцип работы по входной
характеристике.
Принцип работы
Эмиттерные повторители используются для понижения логических уровней,
чтобы обеспечить НАР работы входным транзисторам, и понижения выходного
сопротивления, чтобы увеличить нагрузочную способность
Входная характеристика
● 28. Передаточная и выходная характеристики ЭСЛ схемы.
Основные статические параметры.
Выходная характеристика:
Основные параметры:
● 29. Принцип работы и логическая функция многоярусной
ЭСЛ схемы. Требования к входным и опорным
напряжениям.
Многоярусное включение переключателей тока в схемах ЭСЛ позволяет расширить
логические возможности схемы
Достоинства этой схемы:
1) имеем универсальный элемент, так как на выходах схемы получили полный набор
минтермов для входных переменных. На универсальном элементе можно реализовать
любую логическую функцию;
2) мощность потребления МяЭСЛ-схемой равна мощности обычного ЭСЛ-элемента,
так как ток генератора тока I0 протекает только в одной ветви дерева;
3) быстродействие МяЭСЛ практически совпадает с быстродействием обычной ЭСЛ.
требования:
● 30. Диодно-транзисторная логика. Входная и передаточная
характеристики.
Достоинства:
1) простая схемотехника;
2) простая технология (n–p–n-транзисторы, диоды и резисторы);
3) простая топология.
Недостатки:
1) узкая зона помехоустойчивости;
2) высокая потребляемая мощность;
3) низкая нагрузочная способность;
4) среднее быстродействие.
Расчёт передаточной и входной характеристик
● 31. Влияние нагрузки на основные измеряемые параметры
ДТЛ.
● 32.
Принцип
работы
транзисторно-транзисторной
логической схемы с простым инвертором. Входная и
передаточная характеристики ТТЛ.
Входная характеристика
𝑰вх = 𝑰бт𝟏 − 𝑰бт𝟐 = 𝑰бт𝟏 − (𝟏 − 𝜶𝑵 )𝑰эт𝟐
𝑰вх = 𝑰бт𝟏 − 𝑰бт𝟐
= 𝑰бт𝟏 − ((𝟏 − 𝜶𝑵 )𝑰эт𝟐 + (𝟏 − 𝜶𝑰 )𝑰кт𝟐 )
● 33. Влияние нагрузки на основные измеряемые параметры
ТТЛ.
● 34. Структура, эквивалентная схема и уравнения токов
многоэмиттерного транзистора.
● 35. Принцип работы и передаточная характеристика
транзисторно-транзисторной схемы со сложным выходным
каскадом.
Использование сложного выходного каскада позволяет: 1) существенно увеличить
помехоустойчивость; 2) увеличить коэффициент разветвления по выходу
(нагрузочную способность); 3) повысить быстродействие при работе на значительную
емкостную нагрузку
Эмиттер Т2 “повторяет” напряжение на базе (Uб=U0, Uэ=U0 и т.д.). Коллектор
Т2 выдаёт напряжение, противоположное напряжению на эмиттере.
Обеспечивает противофазные напряжения.
R2 и R3 задают напряжения на базах Т3 и Т4 (при каком протекающем токе
будут открываться транзисторы)
через R2 ток тоже течёт
в сравнении с простым инвертором:
● понизился уровень логической единицы на примерно на 2Uбэн
● если раньше точка переключения была на уровне Uбэн, то теперь она стала
2Uбэн
● уровень 0 не изменился
● 36. МОП цифровые ИС. Классификация логических
инверторов.
Полевые транзисторы первоначально назывались МДП - металл-диэлектрикполупроводник, но поскольку в интегральном исполнении в качестве диэлектрика
использовали окисел, то они стали называться МОП - металл-окисел-полупроводник.
Полевой транзистор - униполярный прибор, в котором работает один тип
носителей. Если работают электроны, то прибор называется n-МОП, если работают
дырки - p-МОП. В основе полевого транзистора лежит принцип модуляции
проводимости сток-исток.
Типы наверное не обязательно):
\
Эквивалентная модель (наверное не обязательно)
Вообще не уверен, что всё выше нужно для данного вопроса, но на всякий
Классификация инверторов:
● 37. Принцип работы МОП инвертора с нелинейной
нагрузкой. Совместная вольтамперная и передаточная
характеристики. Основные измеряемые параметры.
● 38. Принцип работы МОП инвертора с квазилинейной
нагрузкой. Совместная вольтамперная и передаточная
характеристики. Основные измеряемые параметры.
Для обеспечения режима крутой области нагрузочного транзистора необходимо
выполнение условия для напряжения питания на затворе относительно напряжения
питания.
● 39.
Принцип
работы
МОП
инвертора
с
токостабилизирующей
нагрузкой.
Совместная
вольтамперная и передаточная характеристики. Основные
измеряемые параметры.
В инверторе с токостабилизирующей нагрузкой транзистор Мн со встроенным
каналом, т.е. его пороговое напряжение меньше нуля. При Uзи = 0 транзистор МН
находится в открытом состоянии. Ток, протекающий через нагрузочный транзистор,
зависит от напряжения UСИ (UВЫХ), которое определяет режим работы транзистора
(крутая или пологая область).
● 40. Принцип работы комплементарного МОП инвертора.
Совместная
вольтамперная
и
передаточная
характеристики. Основные измеряемые параметры.
● 41. Проектирование логических элементов И-НЕ, ИЛИ-НЕ в
МОП базисе. Расчет эквивалентной крутизны группы
переключающих транзисторов.
● 42. Проектирование логических элементов И-НЕ, ИЛИ-НЕ в
КМОП базисе. Расчет эквивалентной крутизны группы
переключающих транзисторов.
Смотри вниз страницы там идут примеры…
● 43. Расщепление передаточной характеристики МДП
логического элемента, выполняющего функцию ИЛИ-НЕ.
Определение эквивалентной крутизны транзисторов для
наихудшего случая.
● 44. Влияние параметров МДП транзисторов
характеристики логических элементов.
на
Поле для заметок:
Инжекция носителей заряда - введения носителей заряда через электроннодырочный переход при понижении высоты потенциального барьера в область, где эти
носители являются неосновными.
Экстракция носителей заряда - извлечение неосновных носителей заряда
из областей, прилегающих к p-n переходу на расстоянии диффузионной длины,
возникающее при увеличении высоты потенциального барьера.
Прямое и обратное включение
Прямое
Омический контакт (металл - полупроводник): подконтактную область
полупроводника дополнительно сильно легируют. При этом толщина области
пространственного заряда барьера Шоттки становится настолько малой, что через неё
возможно туннелирование носителей заряда.
Для чего нужен поликремниевый затвор?
Применение поликрем­ния позволило уменьшить перекрытие кремниевого затвора с
областями истока и стока, что существенно уменьшило паразитные емкости (уменьшает
площадь перекрытия - ёмкости перекрытия). Совместимость материала затвора с
материалом защитного слоя позволила значительно сблизить контакты истока и стока и
уменьшить размеры этих областей и всей структуры в целом
СТАТИЧЕСКИЕ ВАХ ТРАНЗИСТОРА