MIKROELEKTRONIK, VIEEAB00 Die bipolare IC Technologie und das Elementenangebot http://www.eet.bme.hu/~poppe/miel/hu/08-bipIC.ppt

Bausteine in der bipolaren IC Technologie NPN Transistoren Widerstand mit Basisdiffusion PNP Transistoren Dünnschichtkapazität Layout eines OpAmps, thermische Effekte 2011-10-21 Mikroelektronika - A bipoláris IC technológia és lehetséges elemkészlet © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2011

Bausteine der bipolaren integrierten Schaltungen 2011-10-21 Mikroelektronika - A bipoláris IC technológia és lehetséges elemkészlet © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2011

Bausteine der Bipolaren ICs Vertikaler npn Transistor Insel (Wanne) Substrat Emitter Basis Begrabene Schicht 2011-10-21 Mikroelektronika - A bipoláris IC technológia és lehetséges elemkészlet © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2011

Bausteine der Bipolaren ICs Die Isolationsdiffusion 2011-10-21 Mikroelektronika - A bipoláris IC technológia és lehetséges elemkészlet © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2011

Struktur des npn IC Transistors Insel Substrat Basis Emitter Begrabene Schicht Metall 2011-10-21 Mikroelektronika - A bipoláris IC technológia és lehetséges elemkészlet © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2011

Bausteine der Bipolaren ICs npn Transistoren Technologie: optimiert für die vertikalen npn Transistoren Der Emitter ist effizient auf der Seite des Basiskontakts (I=2 A/cm), EB Durchbruch: 5-6 V, CB Durchbruch: 40-50 V, fT=800-900 MHz 2011-10-21 Mikroelektronika - A bipoláris IC technológia és lehetséges elemkészlet © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2011

Bausteine der Bipolaren ICs Widerstand mit Basisdiffusion R – Flächenwiderstand Insel 2011-10-21 Mikroelektronika - A bipoláris IC technológia és lehetséges elemkészlet © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2011

Wie können zwei Bausteine genau gleich werden? gleiche Formen gleiche Ausrichtung aneinender nahe NICHT-minimale Abmessungen gleiche Temperatur thermische Simulation des Layouts 2011-10-21 Mikroelektronika - A bipoláris IC technológia és lehetséges elemkészlet © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2011

Bipolare IC Bausteine Lateraler pnp Transistor 2011-10-21 Mikroelektronika - A bipoláris IC technológia és lehetséges elemkészlet © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2011

Bipolare IC Bausteine Laterale “Sektor" pnp Transistoren Überlappendes Kontaktloch Einfacher Stromspiegel! 2011-10-21 Mikroelektronika - A bipoláris IC technológia és lehetséges elemkészlet © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2011

Bipolare IC Bausteine Vertikaler pnp Transistor vertikale pnp Struktur Aus n+ begrabene Schicht Gegentakt-stufe (B) 2011-10-21 Mikroelektronika - A bipoláris IC technológia és lehetséges elemkészlet © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2011

Bipolare IC Bausteine Dünnschichtkondensator Metall dox: 0,1 m (50 V) C: 3-400pF/mm2 Besserung des Gütefaktors Neutralisierung der parasitären Kapazität 2011-10-21 Mikroelektronika - A bipoláris IC technológia és lehetséges elemkészlet © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2011

Operationsverstärker Layout, Komponentenanordnung Symmetrie, damit die thermischen Einwirkungen möglichst gleich sein T1, T2: NPN, Eingangsdifferenzverstärker T3, T4: PNP, lateral T5, T6, T7: NPN T10, T11, T13: PNP laterale Transistoren D1, D2: Dioden T16-17: NPN Darlington T19-21: 3 NPN Transistoren in einer Insel R1, R6: hohe Widerstände R7: abgeschnürter Widerstand R8, R9: niedrige Widerstände T22: PNP vertikal T23: NPN vertikal (für hohe Ströme) 2011-10-21 Mikroelektronika - A bipoláris IC technológia és lehetséges elemkészlet © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2011

Thermische Effekte bei analog ICs: bipolarer OpAmp Die thermische Impedanz Thermische Rückkopplung bei einem OpAmp Einfluss des Layouts auf die thermische Rückkopplung Optimales Layout von thermischer Hinsicht 2011-10-21 Mikroelektronika - A bipoláris IC technológia és lehetséges elemkészlet © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2011

Die thermische Impedanz Die Torimpedanz Die Transferimpedanz T1 ist der Zuwachs der Temperatur Zth ist komplex 2011-10-21 Mikroelektronika - A bipoláris IC technológia és lehetséges elemkészlet © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2011

Thermische Rückkopplung – im Opamp Stationärer Zustand, VOUT > 0   -2 mV/oC 2011-10-21 Mikroelektronika - A bipoláris IC technológia és lehetséges elemkészlet © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2011

Thermische Rückkopplung – im Opamp Stationärer Betrieb Einfluss auf die Transfercharakteristik der offenen Schleife 2011-10-21 Mikroelektronika - A bipoláris IC technológia és lehetséges elemkészlet © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2011

Thermische Rückkopplung – im Opamp Methodik der Untersuchung: Sowohl Messungen als auch Simulationen wurden durchgeführt. Der Objekt war ein bekannter kommerzieller Typ, der Operationsverstärker A741. Sowohl das stationäre als auch das dynamische Verhalten wurde gemessen und simuliert. Mehrere Muster gleichen Typs wurden untersucht, aber von unterschiedlichen Herstellern. Die unterschiedlichen Exemplare wiesen die gleiche Schaltung auf, aber die Anordnung der Komponenten war unterschiedlich. Die Anordnung der Komponenten, das Layout der Bausteine wurde aufgrund von mikroskopischen Fotos festgestellt. 2011-10-21 Mikroelektronika - A bipoláris IC technológia és lehetséges elemkészlet © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2011

Modellbildung Der Schaltkreis ist der Opamp A741 Physikalische Schichtanordnung Schaltplan des Opamps Die gelb markierten Transistoren wurden mit elektro-thermischem Modell beschrieben 2011-10-21 Mikroelektronika - A bipoláris IC technológia és lehetséges elemkészlet © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2011

Die vom Foto gewonnenen Layouts Layout "A" 2011-10-21 Mikroelektronika - A bipoláris IC technológia és lehetséges elemkészlet © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2011

Die vom Foto gewonnenen Layouts Layout "B" 2011-10-21 Mikroelektronika - A bipoláris IC technológia és lehetséges elemkészlet © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2011

Transfercharakteristik, offene Schleife (Messung und Simulation) Layout "A" 2011-10-21 Mikroelektronika - A bipoláris IC technológia és lehetséges elemkészlet © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2011

Transfercharakteristik, offene Schleife (Messung und Simulation) Layout "B" 2011-10-21 Mikroelektronika - A bipoláris IC technológia és lehetséges elemkészlet © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2011

Untersuchungen in der Frequenz-Domäne Thermische Effekte in der Ausgangsimpedanz 2011-10-21 Mikroelektronika - A bipoláris IC technológia és lehetséges elemkészlet © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2011

Untersuchungen in der Frequenz-Domäne Layout "A", der obere Transistor arbeitet, G=104 Dieser Effekt tritt auch beim nichtbelastetem Opamp auf! 2011-10-21 Mikroelektronika - A bipoláris IC technológia és lehetséges elemkészlet © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2011

Untersuchungen in der Frequenz-Domäne "A" "B" Diese Bausteine unterscheiden sich lediglich an der Anordnung der Komponenten! 2011-10-21 Mikroelektronika - A bipoláris IC technológia és lehetséges elemkészlet © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2011

Ausgangs- transistoren Die ideale Anordnung "A" "B" Differentialstufe am Eingang (common centroid) Ausgangs- transistoren 2011-10-21 Mikroelektronika - A bipoláris IC technológia és lehetséges elemkészlet © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2011

Thermische Koppelung zwischen Schaltkreisen Die thermischen Effekte können zwischen unabhängigen Schaltkreisen, die auf demselben Chip sind, Koppelung ergeben. Der untersuchte Baustein: A747 (zwei A741 auf demselben Chip) 2011-10-21 Mikroelektronika - A bipoláris IC technológia és lehetséges elemkészlet © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2011

Thermische Koppelung zwischen unabhängigen Schaltkreisen Rot = Messung, Blau = Simulation 2011-10-21 Mikroelektronika - A bipoláris IC technológia és lehetséges elemkészlet © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2011