СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №3/2014

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ 16 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 3 2014 ТКС 1/К 0,004 0,003 0,002 T = 300–450 К P P N N T = 200–300 К 0,001 0,000 ТКС 1/К 0,015 0,010 0,005 0,000 –0,005 10 14 10 14 10 15 10 15 10 16 10 16 10 17 10 17 10 18 10 18 N, см –3 N, см –3 а б 120 40 80 20 40 0 0 β β I Е I Е 1,0 мкА 10 мкА 10 мкА 200 мкА 400 мкА 500 мкА 100 мкА 1,0 мА 10 мА а б 134,68, T = +125 ° C 89,21, T = +27 ° C 54,18, T = –60 ° C 15,01, T = –60 ° C 26,63, T = +27 ° C 42,09, T = +125 ° C VC 1, %/В 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0 0 2 1 2 3 4 6 8 10 12 14 16 18 V, В ТC 1, %/ ° С 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0 1 2 30 40 50 60 70 80 90 100 110 Т , ° С Резисторы Зависимость сопротивления резисто- ра от напряжения и температуры R(V, T) при моделировании часто представля- ют в следующем виде: R(V, T) = R 0 × [1 + VC 1 × ( V + – V – ) + + VC 2( V + – V – ) 2 ] × [1 + TC 1 × × ( T – T 0 ) + TC 2 × ( T – T 0 ) 2 ], (10) где V + , V – – положительный и отрица- тельный потенциал выводов резисто- ра; T , T 0 – текущая и номинальная тем- пература; R 0 – сопротивление рези- стора при номинальной температуре и малом падении напряжения на рези- сторе; VC 1( VC 2) – коэффициент линей- ной (квадратичной) зависимости сопротивления от напряжения (Voltage Coefficient of Resistance); TC 1( TC 2) – коэффициент линейной (квадратич- ной) зависимости сопротивления от температуры (Temperature Coefficient of Resistance). В инженерной практи- ке для расчётов обычно применяют только коэффициенты VC 1, TC 1, вели- чины которых определяют как усред- нённые значения в диапазоне напря- жений и температур. Нелинейность и температурная зави- симость ВАХ резисторов может оказать значительное влияние на характери- стики датчиков температуры, поэтому для прецизионных изделий рекомен- дуется применение тонкоплёночных резисторов с малым температурным коэффициентом сопротивления (ТКС). Если при разработке ИС доступны только полупроводниковые резисто- ры, то их следует выполнять на силь- нолегированных полупроводнико- вых слоях с минимальным ТКС, кото- рый можно оценить по графикам на рисунке 4 [14]. Так, p -резисторы «АБМК-1.3» харак- теризуются сопротивлением слоя R S = 560 Ом/квадрат и глубиной зале- гания X J = 0,36 мкм, при этом их удельное сопротивление составляет ρ  R S X J = 0,02 Ом•см и средняя концен- трация примеси N = 3 × 10 18 см –3 . В диа- пазоне температур от 300 до 450 K для p -резисторов ТКС = 0,0015, а параметры модели TC 1 = 0,0015, TC 2 = 0. Обычно полагают, что для полупро- водникового резистора нелинейность ВАХ обусловлена распространением области пространственного заряда изо- лирующего p-n -перехода в токопрово- дящую область резистора. Этот эффект аналогичен действию затвора в поле- вых транзисторах с p-n -переходом, поэтому для описания нелинейности ВАХ полупроводникового резистора часто применяют комбинированную модель Шихмана-Ходжеса [14]. Резисторы современных микросхем чаще всего реализованы на сильнолеги- рованных полупроводниковых слоях, расположенных в слаболегированных изолирующих карманах. В этом случае область пространственного заряда изо- лирующего p-n -перехода преимуще- ственно распространяется в карман, Рис. 3. Температурная зависимость биполярных транзисторов «АБМК-1.3»: а – n-p-n -типа 2GC; б – p-n-p- типа PNPJFpnp Рис. 4. Температурный коэффициент сопротивления кремниевых резисторов разного типа проводимости в зависимости от концентрации примеси при температурах 300–450 К (а) и 200–300 К (б) Рис. 5. Зависимость коэффициента VC 1 от напряжения: 1 – для p -резистора: L = 7,5 мкм, W =10 мкм; 2 – для p -резистора: L = 9,0 мкм, W = 10 мкм; 3 – для ПКК-резистора: L = 192 мкм, W = 20 мкм Рис. 6. Зависимость коэффициента TC 1 от температуры: 1 – для p -резистора: L = 7,5 мкм, W = 4 мкм; 2 – для ПКК-резистора: L = 192 мкм, W = 20 мкм © СТА-ПРЕСС