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,然后加以封裝所構成的半導體器件。由于它的元件密度高、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,實現了元件,電路與系統的緊密
結合。
集成電路包含集成雙極型管,集成單極型管和無源元件。雙極型管包括NPN型管和PNP型管。在制造集成電路時
,需將各個元件相互絕緣,利用PN結反向偏置時電阻很大的特點,把各個元件所在的N區或P區四周用PN結包圍起來,
便可使它們相互絕緣,稱這個N區或P區為隔離島。在基片經過氧化、光刻、腐蝕、擴散、外延及氧化等重復過程,
即可制造出隔離島,它兩側的P區為隔離槽。利用上述的工藝過程在隔離島首先制造出基區,然后制造發射區和集
電,最后制造各極引出窗口,就成為NPN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,即載流子從發射區沿縱向集電區運
動。由于可以準確控制基區的厚度,所以β值較大。但由于隔離槽只能接在整個電路電位最低端,所以應用的局限
性很大。橫向PNP管的載流子從發射區沿水平方向向集電區運動,故稱橫向管。由于制造工藝所限,基區較厚,所以
β值很小,僅為2-20倍。但其發射結和集電結耐壓較高,因而可利用橫向PNP管和縱向PNP管復合而成既有足夠大的
電流放大系數又耐壓較高的管子,從而構成各方面性能俱佳的放大電路.
集成MOS管的結構與分立元件MOS的結構完全相同。在集成MOS電路中,常采用N溝道MOS管與P溝道MOS管組成的互
補電路。電路功耗小、工作電源電壓范圍寬、輸入電流非常小、連接方便,是目前應用廣泛的集成電路之一。集成
電路中各種無源元件的制造不需要特殊工藝,例如用NPN型管的發射結作為二極管和穩壓管,用NPN型管基區體電阻
作為電阻,用PN結勢壘電容或MOS管柵極與溝道間等效電容作為電容等。
與分立元件相比,集成電路中的元件有如下特點:
《1》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
使環境溫度差別很小,所以同類元件溫度對稱性也較好。
《2》電阻與電容的數值有一定的限制。由于集成電路中電阻和電容要占用硅片面積,且數值愈大,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到幾千歐,電容容量一般小于100PF。
《3》縱向晶體管的β值大,橫向晶體管的β值小,但PN結耐壓高。
《4》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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