Курсовая работа на тему «Расчет характеристик ттл транзистора со сложным инвертором» по дисциплине «Электроника»


Скачать 63.67 Kb.
НазваниеКурсовая работа на тему «Расчет характеристик ттл транзистора со сложным инвертором» по дисциплине «Электроника»
Христенко А А
Дата24.04.2013
Размер63.67 Kb.
ТипКурсовая
МИНИСТЕРСТВО оБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Московский государственный институт электроники и математики

(Технический университет)


Кафедра “Электроника и электротехника”


КУРСОВАЯ РАБОТА



на тему

«Расчет характеристик ТТЛ транзистора со сложным инвертором»


по дисциплине «Электроника»


Вариант 64


Выполнил:
Христенко А.А.


Руководитель:
Самбурский Л.М.


Москва 2011

Задание





  1. Описать принцип работы схемы.

  2. Описать технологию изготовления схемы.

  3. Нарисовать структуру и топологию транзистора с размерами.

  4. Рассчитать параметры транзистора.

  5. Рассчитать параметры диодов и резисторов.

  6. С помощью программы SPISE рассчитать входные и выходные характеристики транзистора.

  7. Рассчитать входные и выходные характеристики с помощью формул.

  8. С помощью программы SPISE рассчитать передаточные характеристики схемы.

  9. С помощью программы SPISE рассчитать переходные характеристики схемы.

  10. По рассчитанным характеристикам определить основные параметры схемы.

    1. Логические уровни 0 и 1.

    2. Помехоустойчивость.

    3. Статическую потребляемую мощность.

    4. Фронты и задержки сигнала.

  11. Рассчитать параметры схемы по формулам.

  12. Нарисовать топологию схемы.

  13. Сравнить характеристики полученной схемы со стандартными аналогами.

d:\miem\4 sem\eie\безымянный.png

Исходные данные


Xjк

3*10-6

Глубина залегания p-n перехода база-коллектор, м

X

1,5*10-6

Глубина залегания эмиттерного p-n перехода, м

WБ

1,5*10-6

Xjк- Xjэ Толщина активной базы, м

Wэпи

10*10-6

Толщина эпитаксиального слоя, м

Xjn

6*10-6

Толщина скрытого n+ слоя, м

Nдэ(X)

5*1023

Концентрация донорной примеси в эмиттерной области: у эмиттерного перехода, м-3

Nдэ(0)

6*1026

Концентрация донорной примеси в эмиттерной области: на поверхности, м-3

Nаб(0)

7*1024

Поверхностная концентрация акцепторов в базе, м-3

Nдк(0)

9*1022

Концентрация донорной примеси в эпитаксиальной пленке коллектора, м-3

ρэпи

1*10-3

Удельное объемное сопротивление коллекторной области, Омм

ρБА

5*103

Удельное поверхностное сопротивление активной области базы (под эмиттером), Ом/□

ρБП

200

Удельное поверхностное сопротивление пассивной области базы (вне эмиттера), Ом/□

L

5*10-6

Диффузионная длина дырок в эмиттере, м

LnБ

5*10-6

Диффузионная длина электронов в базе, м

LpК

5*10-6

Диффузионная длина дырок в коллекторе, м

DnБ

2*10-3

Коэффициент диффузии электронов в базе, м2

DpК

1*10-3

Коэффициент диффузии дырок в коллекторе, м2

nj

1.5*1016 (Si)

1.5*1012 (GaAs)

Концентрация носителей зарядов в собственном полупроводнике, м-3

ε

12 (Si)

3.8 (SiO2)

11 (GaAs)

Относительная диэлектрическая проницаемость полупроводника, диэлектрика

q

1.6*10-19

заряд электрона, Кл

μn

8*10-2 (Si)

Подвижность электронов, м2/(Вс)

μp

7*10-2 (Si)

Подвижность дырок, м2/(Вс)

Δ

4*10-6

Минимальный размер, м



Принцип работы схемы


Пусть на один или два входа подан U0 – низкий потенциал, тогда соответственно эмиттер МЭТ (Т1) открыт, коллектор МЭТ открыт, потенциал базы транзистора Т2 низкий => Т2 – закрыт (в отсечке); ток эмиттера Т2 – близкий к нулю, потенциал базы Т4 низкий => Т4 – закрыт (в отсечке); потенциал коллектора Т2 (закрытого) – высокий, это потенциал базы Т3, он настолько большой, что открытый эмиттерный переход транзистора Т3 и диод Д, а так как Т4 закрыт, что на выходе высокий потенциал (близкий к Е) – U1.

Пусть на все входы подано высокое напряжение U1 (близкое к Е), тогда все эмиттерные переходы МЭТа Т1 закрыты, коллекторный переход открыт и ток через него течет в базу транзистора Т2, Т2 – в режиме насыщения Т4 – также в режиме насыщения: UK1 – UK2 = UD_ОТКР + UКЭ_НАС - UКЭ_НАС < 2UD_ОТКР, следовательно, эмиттерный переход Т3 и диод D отрыться не могут, значит они в отсечке.

Uвых1

Uвх2

Uвх3

Uвых

0

0

0

1

0

0

1

1

0

1

0

1

0

1

1

1

1

0

0

1

1

0

1

1

1

1

0

1

1

1

1

0

Для повышения помехоустойчивости схемы включают диод в базовую цепь транзистора Т4. Однако быстродействие схемы снижается, так как при выключении схемы диод запирается и препятствует вытеканию рассасывающего тока из базы насыщенного транзистора Т4. Для ускорения рассасывания избыточного заряда в транзисторе Т4 в схему включается резистор R4, который обеспечивает вытекание из базы Т4 тока. Сопротивление R4 нельзя выбирать малым, так как при этом снижается нагрузочная способность схемы. Поэтому время рассасывания больше, чем в схеме без диода. Увеличивается также время отпирания, так как схема имеет более высокий порог переключения и повышенное значение паразитной емкости Сп. Таким образом, быстродействие этой схемы оказывается существенно меньше, чем схемы без диода.


Структура и топология транзистора




d:\miem\без имени-3.jpg


Технология изготовления


Окисление.

d:\miem\all 1.jpg

Фотолитография под скрытый слой. Ионная имплантация.

d:\miem\all 2.jpg

Эпитаксиальное осаждение n-слоя, окисление.

d:\miem\all 3.jpg

Фотолитография по окислу, диффузия под рослой, разгонка p-слоя, окисление.

d:\miem\all 4.jpg


Фотолитография под p-слой, ионная имплантация p-слоя, окисление, разгонка p-слоя.

d:\miem\all 5.jpg

окисление, разгонка, фотолитография под эмиттер. Диффузия n-слоя, окисление, разгонка, фотолитография под контакты.

d:\miem\all 6.jpgd:\miem\all 8.jpgМеталлизация.

d:\miem\all 9.jpg


Фотолитография по металлу.

d:\miem\all 10.jpg



p



Расчет параметров элементов схемы.

3 эмиттера






1 эмиттер






  1. BF – коэффициент усиления тока базы в нормальном режиме.





  1. BR - коэффициент усиления тока базы в инверсном режиме.











Для 3х эмиттеров (М = 3)









Для 1го эмиттера (М = 1)








  1. IS – ток насыщения.

Для 3х эмиттеров




Для 1го эмиттера




  1. RB - сопротивление базы



















Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Разместите кнопку на своём сайте:
cat.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©cat.convdocs.org 2012
обратиться к администрации
cat.convdocs.org
Главная страница