雙極和BiCMOS工藝中NPN晶體管俯視圖
發(fā)布時(shí)間:2013/7/29 20:38:11 訪問次數(shù):3364
圖2.15表示了典型雙極和BiCMOS工藝中縱向NPN晶體管和CMOS工藝中橫向PNP晶體管的俯視圖,這些圖在圖2.12中都有對(duì)應(yīng)的截面圖。為了得到更好的匹配性能,PCM1804DBR多個(gè)器件應(yīng)該彼此靠近放置,擁有共同的質(zhì)心、交叉耦合可以消除芯片上的工藝梯度。雖然這種匹配不如多晶硅電阻和電容(由于受到光刻誤差的影響)要求嚴(yán)格,但是通過對(duì)所有器件模擬和仿真(emulating and mimicking)周邊相同擴(kuò)散情況的結(jié)果可以證明,在匹配器件陣列的周邊等距離放置冗余器件可使匹配器件的匹配性能更好,因此也使器件向外擴(kuò)散距離相同,從而提高器件之間的匹配性能。
考慮到功耗問題,增加縱向雙極型晶體管的發(fā)射結(jié)面積,可以提高器件的電流承受能力。但是,對(duì)于橫向晶體管來說,本征的發(fā)射結(jié)面積是發(fā)射結(jié)周邊側(cè)墻擴(kuò)散的面積,而不是俯視圖的面積。正因?yàn)槿绱,最小面積發(fā)射極周圍的環(huán)形(即圓環(huán))集電極可以收集更多從基區(qū)(或者是擴(kuò)散條)擴(kuò)散過未的少數(shù)載流子,可以提高橫向器件的傳輸效率。與縱向器件不同的是,為了增加電流輸運(yùn)能力,通常采用多個(gè)最小面積發(fā)射極的橫向器件并聯(lián)的方式來實(shí)現(xiàn)。
圖2.15 (a)雙極和BiCMOS工藝中縱向NPN晶體管俯視圖;
(b)CMOS工藝中橫向PNP晶體管俯視圖
在模擬電路應(yīng)用中,兩個(gè)或者多個(gè)晶體管可能共用三端中的一端或者兩端。如果情況允許,根據(jù)電路結(jié)構(gòu)和所采用工藝的不同情況,可將共用兩個(gè)公共端的兩個(gè)或者多個(gè)器件合并,優(yōu)化芯片面積,降低成本。例如,一個(gè)單獨(dú)的縱向雙極型晶體管可以由多個(gè)發(fā)射極接觸孔將集電極電流分流(即形成多個(gè)發(fā)射極電流)表示,如圖2.16(a)所示的多發(fā)射極縱向NPN晶體管。但是更為常用的是電流鏡結(jié)構(gòu)中的多集電極器件,圖2.16(b)中表示的即為已完成合并的多集電極橫向PNP晶體管。這種方法的基本思想是一個(gè)集電極收集一部分?jǐn)U散載流子,另一個(gè)集電極收集剩下的載流子?v向器件中根據(jù)發(fā)射極面積的比例,橫向器件中根據(jù)集電極圓環(huán)周長(zhǎng)的比例來分別決定發(fā)射極和集電極電流分離的比例。
圖2.15表示了典型雙極和BiCMOS工藝中縱向NPN晶體管和CMOS工藝中橫向PNP晶體管的俯視圖,這些圖在圖2.12中都有對(duì)應(yīng)的截面圖。為了得到更好的匹配性能,PCM1804DBR多個(gè)器件應(yīng)該彼此靠近放置,擁有共同的質(zhì)心、交叉耦合可以消除芯片上的工藝梯度。雖然這種匹配不如多晶硅電阻和電容(由于受到光刻誤差的影響)要求嚴(yán)格,但是通過對(duì)所有器件模擬和仿真(emulating and mimicking)周邊相同擴(kuò)散情況的結(jié)果可以證明,在匹配器件陣列的周邊等距離放置冗余器件可使匹配器件的匹配性能更好,因此也使器件向外擴(kuò)散距離相同,從而提高器件之間的匹配性能。
考慮到功耗問題,增加縱向雙極型晶體管的發(fā)射結(jié)面積,可以提高器件的電流承受能力。但是,對(duì)于橫向晶體管來說,本征的發(fā)射結(jié)面積是發(fā)射結(jié)周邊側(cè)墻擴(kuò)散的面積,而不是俯視圖的面積。正因?yàn)槿绱,最小面積發(fā)射極周圍的環(huán)形(即圓環(huán))集電極可以收集更多從基區(qū)(或者是擴(kuò)散條)擴(kuò)散過未的少數(shù)載流子,可以提高橫向器件的傳輸效率。與縱向器件不同的是,為了增加電流輸運(yùn)能力,通常采用多個(gè)最小面積發(fā)射極的橫向器件并聯(lián)的方式來實(shí)現(xiàn)。
圖2.15 (a)雙極和BiCMOS工藝中縱向NPN晶體管俯視圖;
(b)CMOS工藝中橫向PNP晶體管俯視圖
在模擬電路應(yīng)用中,兩個(gè)或者多個(gè)晶體管可能共用三端中的一端或者兩端。如果情況允許,根據(jù)電路結(jié)構(gòu)和所采用工藝的不同情況,可將共用兩個(gè)公共端的兩個(gè)或者多個(gè)器件合并,優(yōu)化芯片面積,降低成本。例如,一個(gè)單獨(dú)的縱向雙極型晶體管可以由多個(gè)發(fā)射極接觸孔將集電極電流分流(即形成多個(gè)發(fā)射極電流)表示,如圖2.16(a)所示的多發(fā)射極縱向NPN晶體管。但是更為常用的是電流鏡結(jié)構(gòu)中的多集電極器件,圖2.16(b)中表示的即為已完成合并的多集電極橫向PNP晶體管。這種方法的基本思想是一個(gè)集電極收集一部分?jǐn)U散載流子,另一個(gè)集電極收集剩下的載流子?v向器件中根據(jù)發(fā)射極面積的比例,橫向器件中根據(jù)集電極圓環(huán)周長(zhǎng)的比例來分別決定發(fā)射極和集電極電流分離的比例。
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