MIKROELEKTRONIK, VIEEAB00

Präsentation zum Thema: "MIKROELEKTRONIK, VIEEAB00"—  Präsentation transkript:

1 MIKROELEKTRONIK, VIEEAB00
Die bipolare IC Technologie und das Elementenangebot

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

3 Bausteine der bipolaren integrierten Schaltungen
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4 Bausteine der Bipolaren ICs Vertikaler npn Transistor
Insel (Wanne) Substrat Emitter Basis Begrabene Schicht Mikroelektronika - A bipoláris IC technológia és lehetséges elemkészlet © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET

5 Bausteine der Bipolaren ICs Die Isolationsdiffusion
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6 Struktur des npn IC Transistors
Insel Substrat Basis Emitter Begrabene Schicht Metall Mikroelektronika - A bipoláris IC technológia és lehetséges elemkészlet © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET

7 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: V, fT= MHz Mikroelektronika - A bipoláris IC technológia és lehetséges elemkészlet © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET

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

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

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

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

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

14 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) Mikroelektronika - A bipoláris IC technológia és lehetséges elemkészlet © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET

15 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 Mikroelektronika - A bipoláris IC technológia és lehetséges elemkészlet © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET

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

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

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

19 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. Mikroelektronika - A bipoláris IC technológia és lehetséges elemkészlet © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET

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

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

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

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

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

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

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

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

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

29 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) Mikroelektronika - A bipoláris IC technológia és lehetséges elemkészlet © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET

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