7.3.7 Конденсатори.

Найчастіше застосовуються дифузійні конденсатори, в яких основним параметром є бар'єрна ємність р-n – переходу, яка, як відомо, залежить від площі переходу, діелектричної проникності ε напівпровідника, концентрації домішок і прикладеної зворотної напруги (рис.7.20)

Рис. 7.20 Дифузійний конденсатор.

Ємність цих елементів набуває значень від 500 до 1500пФ з допуском ±20%. Номінал ємності визначає фіксована зворотна напруга. Дифузійні конденсатори можуть працювати і як конденсатори змінної ємності: змінюючи зворотну напругу від 1 до 10 В, змінюють ємність у 2-2,5 рази.

У напівпровідникових ІС знаходять своє застосування МОН – конденсатори(т. зв. металооксидні конденсатори) (рис.7.21)

Рис.7.21 МОН конденсатор

Однією обкладкою є дифузійний шар n⁺ , на якому створюється плівка SiO2. Поверх цього шару наносяться алюмінієва плівка, яка відіграє роль другої обкладки. Ємність С ≤ 500 пФ, допуск ±25%. В таких конденсаторах,на відміну від дифузійних, немає необхідності суворо додержуватись полярності вмикання. Крім того, в них відсутня нелінійна залежність ємності від напруги.

7.4 Інтегральні схеми з інжекційним живленням.

Традиційними недоліками біполярних ІС є:

• Мала щільність упакування;

• Висока розсіювана потужність.

Ці недоліки подолані в ІС з інжекційним живленням.

Ці схеми – насамперед логічні елементи, побудовані відповідно до принципу інжекційного живлення. Вони називаються інтегральною інжекційною логікою (ІІЛ або І²Л). застосовуються в ВІС, зокрема в мікропроцесорах (серії К 582, К584).

І²Л елементи не мають аналогів у дискретних транзисторних схемах. За щільністю упакування вони перевищують навіть МОН структури, а за рівнем розсіюваної потужності наближається до КМОН структур. При цьому зберігається висока швидкодія, притаманна біполярним ІС.

Основою І²Л елемента є схема рис.7.22.

Елемент являє собою структуру, що складається з двох фізично об'єднаних транзисторів: горизонтального p­n­p і вертикального n­p­n. Емітерна область p­n­p транзистора називається інжектором і підкладається до позитивного полюсу джерела живлення (+Е). Від одного інжектора можуть живитися декілька схем. Вертикальний n­p­n транзистор має кілька колекторів, які служать вихідними виводами логічного елемента. Особливості конструкції: спільна область n – типу є водночас базою p­n­p транзистора і емітером n­p­n транзистора і підключається до корпуса; спільна область p – типа служить колектором p­n­p транзистора і базою n­p­n транзистора. За такої фізичної структури не потрібна ізоляція між окремими елементами І²Л, оскільки вони мають спільну n – область. Через це досягається висока щільність упакування (10000 елементів на кристалі). Весь елемент займає площу, що дорівнює площі одного багатоемітерного транзистора. Зображений на рис. 7.22 типовий елемент І²Л – це логічний елемент НІ (ключ – інвертор).

Рис.7.22. Елемент І²Л.

Його електричну схему можна представити у вигляді пари комплементарних біполярних транзисторів: V2 – багатоколекторний транзистор n­p­n, основа ключа; V1 - p­n­p транзистор, постійно відкритий, який служить у схемах І²Л джерелом струму Іг. Цей струм створюється інжекцією дірок через ЕП p­n­p транзистора V1. Тому емітер, який виконує функцію джерела струму, вважається інжектором, а самі елементи – логічними елементами з інжекційним живленням.

Величина Е = 1,0…1,5 В. Через це логічні рівні схеми малі і складають: U¹=0,75 В; U⁰=0,05 В. І²Л елемент працює у позитивній логіці. Якщо U_вх = U¹=0,75 В, то багатоколекторний транзистор V2 відкритий, струм І_г=І_к1 тече в його базу, насичуючи прилад. При цьому на всіх колекторах V2 буде низький потенціал: U_вих = U⁰=0,05 В. Якщо ж U_вх = U⁰=0,05 В, то транзистор V2 закривається, і струм Іг=Ік1 потече у вхідне коло. На виході І²Л інвертора буде U_вих= U¹=0,75 В – високий потенціал.

Описаний І²Л елемент є будівельною «цеглиною» більш складних логічних елементів.