Разработка и исследование интегральных прецизионных стабилитронов с регулируемыми выходными характеристиками

• Автор: Кирюхин, Игорь Сергеевич
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 151 с. : ил.

1. Методы получения опорного напряжепия с помощью кремниевых стабилитронов
1.1 Электрический пробой обратно смещенного р-п перехода
1.2 Интегральные стабилитроны, использующие электрический пробой обратно смещенного р-п перехода
1.3 Активное термостатирование кристалла интегральной схемы
1.4 Интегральные стабилитроны с выходным напряжением, пропорциональным ширине запрещенной зоны кремния
2. Прямо смещенный р-и переход как источник опорного напряжения
2.1 Вольт-амлерная характеристика прямо смещенного
р-п перехода
2.2 Уточненная модель зависимости падения напряжения на прямо смещенном р-п переходе от температуры среды
2.3 Принцип работы интегральных стабилитронов использующих прямо смещенные р-п переходы, работающие при различных плотностях рабочего тока
3. Проектирование и разработка прецизионного интегрального стабилитрона с регулируемыми выходными характеристиками
3.1 Модификация модели замещения биполярного транзистора
3.2 Уточненная модель замещения интегральных
резисторов

3.3 Исследование возможности целенаправленного управления ТКН стабилитронов на основе прямо
смещенных р-п переходов
3.4 Расчет и оптимизация параметров схемы интегрального прецизионного стабилитрона
3.5 Исследование возможности создания интегрального стабилитрона на основе прямо смещенных р-п переходов с коррекцией нелинейности напряжения стабилизации с точностью до величин второго порядка малости
4 Разработка технологического процесса, изготовление и исследование интегральных стабилитронов с регулируемыми выходными характеристиками
4.1 Технологический процесс изготовления интегральных стабилитронов
4.2 Исследование прецизионных интегральных стабилитронов
с регулируемыми выходными характеристиками
5. Заключение
Список литературы

Актуальность работы. При прецизионной обработке электрического сигнала в аналого-цифровых и цифро-аналоговых преобразователях, измерителях амплитуды тока и напряжения, вольтметрах, источниках ЭДС и т.д. требуется высокоточный источник опорного напряжения: стабилитрон. Последний должен обеспечивать заданную стабильность выходного напряжения при воздействии на него множества дестабилизирующих факторов, таких как колебания тока стабилизации, температура окружающей среды, электромагнитные поля, долговременные изменения электрофизических свойств материала, из которого изготовлен стабилитрон и других факторов.
Поэтому создание прецизионных стабилитронов высокого класса точности является важной научно-технической задачей, которая оказалась по плечу лишь десятке ведущих электронных фирм США и некоторым отечественным предприятиям.
Лучшие образцы прецизионных стабилитронов имеют класс точности порядка нескольких тысячных процента /1/, но развитие радиоэлектронной аппаратуры требует прецизионных стабилитронов более высокого класса точности. В этой ситуации весьма актуальны поиски новых конструктивных и технологических способов создания подобных приборов.
В течение десятилетий кремниевые прецизионные стабилитроны па основе электрического пробоя обратно смещешюго р-п перехода были единственными высокостабильными источниками опорного напряжения.
Однако развитие новых экономичных типов интегральных схем, построенных на комплементарных структурах металл- оксид- полупроводник - КМОП ИС (примерно 82% от общего объема годового выпуска

3. Проектирование и разработка прецизионного интегрального стабилитрона с регулируемыми выходными характеристиками.
Качество любой интегральной микросхемы определяется не только схемотехникой, но и характеристиками элементов го которых она построена. Поэтому прежде чем начать проектирование электрической схемы прецизионного интегрального стабилитрона с регулируемыми выходными характеристиками необходимо разработать адекватные электрические модели замещения наиболее важных элементов: интегральных транзисторов и резисторов. При этом необходимо иметь в виду, что при разработке прецизионных интегральных схем большое значение имеют даже те особенности элементов, которые для других типов приборов несущественны.
Широко распространенная модель замещения биполярного транзистора Гуммеля-Пуна /39/ хорошо подходит для выполнения предварительного анализа схемы прецизионного интегрального стабилитрона. Однако для оптимизации параметров схемы интегрального стабилитрона с целью получения оптимальной температурной компенсации необходимо применять более сложную модель замещения. Эта модель включает в себя зависимость коэффициента усиления биполярного транзистора, эффект модуляции ширины базы транзистора, а также согласованность параметров транзисторов, работающих в одинаковом режиме. Отдельно будут рассмотрены особенности проектирования поверхностных р-п-р транзисторов.