集成電路就是采用一定的制造工藝,將晶體管,場效應管,二極管,電阻,電容等許多元件組成的具有完整
功能的電路制作在同一塊半導體基片上,然后加以封裝所構(gòu)成的半導體器件。由于它的元件密度高(即集成度高)、
體積小、功能強、功耗低、外部連線及焊點少,從而大大提高了電子設備的可靠性和靈活性,實現(xiàn)了元件、電路與系
統(tǒng)的緊密結(jié)合。
集成電路常見的元件是雙極型管,即NPN型和PNP型。在制造集成電路時,需將各個元件相互絕緣。利用PN結(jié)
反向偏置時電阻很大的特點,把各個元件所在N區(qū)或P區(qū)四周用PN結(jié)包圍起來,便可使它們相互絕緣,稱這個N區(qū)或P區(qū)為
隔離島。在基片上經(jīng)過氧化、光刻、腐蝕、擴散、外延及氧化等重復過程,即可制造出隔離島。利用上述的工藝過程
在隔離島中首先制造出基區(qū),然后制造發(fā)射區(qū)和集電區(qū),最后制造各極引出窗口,就成為NPN型管。
PNP型管有襯底PNP管和橫向PNP管,襯底PNP管以隔離槽為集電極,是縱向管,即載流子從發(fā)射區(qū)沿縱向向集
電區(qū)運動。由于可以準確控制基區(qū)的厚度,所以β值較大。但由于隔離槽只能接受在整個電路電位最低端,所以應用
的局限性很大。橫向PNP管的載流子從發(fā)射區(qū)沿水平方向向集電區(qū)運動,幫稱橫向管。由于制造工藝所限,基區(qū)較厚,
所以β值較小,僅為2-20倍。但其發(fā)射結(jié)和集電結(jié)耐壓較高,因而可利用橫向PNP管和縱向NPN管復合而成既有足夠大
的電流放大系數(shù)又耐壓較高的管子,從而構(gòu)成各方面性能俱佳的放大電路。
與分立元件相比,集成電路中的元件有如下的特點:
一、具有良好的對稱性。由于元件在同一硅片上用相同的工藝制造,所以它們的性能比較一致,而且由于元
件密集使環(huán)境溫度差別很小,所以同類元件溫度對稱性也較好。
二、電阻與電容的數(shù)值有一定的限制。由于集成電路中電阻和電容要占用硅片的面積,且數(shù)值愈大,占用面
積也愈大。因而不易制造大電阻和大電容。因此,電阻阻值范圍為幾十歐--幾千歐,電容容量一般小于100pF。
三、縱向晶體管的β值大,橫向晶體管的β值小,但PN結(jié)耐壓高。
四、用有源元件取代無源元件。由于縱向NPN管占用硅片面積小且性能好,而電阻和電容占用硅片面積大且取
值范圍窄,因此,在集成電路的設計中盡量多采用NPN型管,而少用電阻和電容。
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