Интегральная схема

 

Применение: изобретение относится к области микроэлектроники и предназначено для использования в интегральных схе- .мах и полупроводниковых приборах. Сущность изобретения: повышение коэффициента усиления транзистора путем использования паразитного падения напряжения на последовательном сопротивлении коллектора. Интегральная схема содержит п-р-n-транзистор, база которого является входом схемы, эмиттер заземлен, коллектор через сопротивление соединен с выходом схемы. Интегральная схема выполнена на подложке р-типа проводимости 5 на участке эпитаксиального слоя 6 n-типа проводимости со скрытым слоем 7 n-типа проводимости , в эпитаксиальном слое сформирована область базы р-типа проводимости 8. эмиттер 9 n-типа проводимости, коллектор 10

(:ОЮЗ COBF t СКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 01 1 27/04

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

I Q)

; «

Ф

С) (21) 4935387/25 (22) 12.05.91 (46) 30,03.93. Бал. N.. 12 (71) Научно-производственное обьединение

"Интеграл" . (72) С.А, Ефименко, В.В. Леоненко и А.В.

Прибыльский (73) КТБ "Белмикросистемы" (56) Пономарев M,Ô, Конструкция и расчет микросхем и микроэлементов ЭВА. M,: Радио и связь, 1982, с. 154, 157.

Мурога С. Системное проектирование сверхбольших интегральных схем, М.: Мир, 1985, книга 1, с.82, 107. (54) ИНТЕГРАЛЬНАЯ СХЕМА (57) Применение: изобретение относится к области микроэлектроники и предназначе. Ж 1806420 АЗ но для использования в интегральных схемах и полупроводниковых приборах. Сугцность изобретения; повышение коэффициента усиления транзис1ора путем использования паразитного падения напряжения на последовательном сопротивлении коллектора. Интегральная схема содержит п-р-п-транзистор, база которого является входом схемы, эмиттер заземлен, коллектор через сопротивление соединен с выходом схемы. Интегральная схема выполнена на подложке р-типа проводимости 5 на участке эпитаксиального слоя б и-типа проводимости со скрытым слоем 7 и-типа проводимости, в эпитаксиальном слое сформирована область базы р-типа проводимости 8, эмиттер 9 и-типа проводимости, коллектор 10

1806420 к = Вк + 1э.р-п-р, бэ р-п-р, Вк б. р-и-р к.п-р-n IRx.

fl-типа проводимости, сопротивлением служит последовательное сопротивление коллектора, а подложка 5 р-типа проводимости заземлена, дополнительно введен р-и-ртранзистор. Его база соединена с коллекто.ром п-р-п-транзистора, . коллектор заземлен, а эмиттер соединен с выходом схемы. Эмиттер р-типа проводимости выполнен в одном участке эпитаксиального

Изобретение относится к области микроэлектроники и предназначено для использования в интегральных схемах и полупроводниковых приборах, Целью изобретения является увеличе- 5 ние коэффициента усиления транзистора за счет использования паразитного падения напряжения на резисторе.

На фиг.1 изображена электрическая схема; на фиг.2 — структура интегральной 10 схемы; на фиг.3 — график зависимости B от тока базы п-р-п-транзистора.

Интегральная схема (см. фиг.1,2) содержит и-р-и-транзистор 1, база которого является входом схемы 2, эмиттер заземлен, 15 коллектор через сопротивление 3 соединен с выходом схемы 4. Интегральная схема выполнена в подложке р-типа проводимости 5, на которой сформирована эпитаксиальная область и-типа проводимости 5 со скрытым 20 слоем и -типа проводимости 7. В эпитакси альном слое 6 сформирована область базы р-типа проводимости 8, эмиттер n òènà проводимости 9, KoflneKTop и типа проводимости 10. Резистором служит последова- 25 тельное сопротивление коллектора, состоящее иэ сопротивлений слоев коллектора 10, скрытого слоя 7 и эпитаксиального слоя 6. База р-и-р-транзистора 11 соединена с коллектором и-р-и-транзистора 1, кол- 30 лектор заземлен. а эмиттер соединен с выходом схемы 4. Эмиттер р — и-р-транзистора 12 выполнен в одном участке эпитаксиального слоя 6 с n— - р-и-транзистором. Его базой является область эпитаксиального 35 слоя и-типа проводимости 6, а коллектором. — подложка р-типа проводимости 5..

На фиг.3 иллюстрируется повышейие коэффициента усиления В изобретения по сравнению с прототипом. 40

Работает интегральная схема следующим образом, Пусть и-р-и-транзистор находится в активном режиме работы. Коллекторный ток слоя 6 с п-р-п-транзистором, базой является область эпитаксиального слоя 6 и-типа проводимости, а коллектором — подложка 5 р-типа проводимости, Когда падение напряжения на последовательном сопротивлении коллектора достигает 0,7 В, открывается рп-р-транзистор, который увеличивает суммарный коэффициент усиления. 3 ил. создает падение напряжения на последовательном сопротивлении коллектора 3. При достаточно большом токе, когда.напряжение на резисторе достигает 0,7 B. р-и-ртранзистор 11 открывается. Его ток эмиттера складывается с током, протекающим через последовательное сопротивление коллектора и — р — n-транзистора, и суммарный выходной ток увеличивается, что приводит к увеличению коэффициента усиления. Кроме того, шунтирование последовательного сопротивления коллектора переходом база-эмиттер р-и-р-транзистора приводит к ограничению падения напряжения на резисторе 3 и. следовательно, к ограничению насыщения и-р-и-транзистора 1.

Произведем упрощенный расчет суммарного коэффициента усиления В с, Суммарный выходной ток 1к определяется выражением где IR)(— ток через последовательное сопротивление коллектора;

1э р-и-р ток эмиттера р-и-р-транзистора. где U6.ý. р-и-р — напряжение база-эмиттер открытого.р-п-р-транзистора.! э р-и-р = б.р-п-р (В р-п-р + 1) гДе 1б. р--и-р — ток базы Р-и-Р-тРанзистоРа:

Bp-n-p — коэффициент усиления р-п ртранзистора, 1806420

1- бэ. р-n — p В р-и-р

1к

 = — — =

16. n— - р-и

Вп-р-и (Вр-и-р + ") U бэ.1

R (20+1) 002*2 А

0,9 B 20

Фиг. 1 где 1к и-р-и - ток коллектора и-р-и транзистора, 1K. n — р-n = <6. и-р — n Вп — р-и где 16. и-р-и ток базы tl — ð-п-транзистора, Подставляя (7 — 10) в (6) и произведя несложные математические преобразования, получим

1K = Bn-ð-п (Вр-и-р + 1) 1б.п-р-п)k

Суммарный коэффициент усиления оп, еделяется выражением

1б.п р n)

Рассчитаем В при R, = 0,02 кОм, Впn = 100, Bp-n-р = 20. 1.1б.э.р-п-р = 0,9 В, 1б.п-р-п = 2 мА.

: Данный расчет является упрощенным, оценочным, не учитывающим последовательные сопротивления базы, эмиттера, за висимость В от тока и др. Более точный расчет приводит к большому усложнению формул и поэтому не приводится. На фиг.3 .. приведены результаты моделирования схе5 мы на ЭВМ, показывающие, что изобретение по сРавнению с пРототипам пРи 1б п-р-и

> 2 мА имеет больший коэффициент усиления и-р — n-транзистора íà 10-30 .

Таким образом, по сравнению с прото10 типом изобретение имеет более высокий коэффициент усиления за счет использования паразитного падения напряжения на резисторе, 15 Формула изобретения

Интегральная схема. содержащая п-рп-транзистор, выполненный в подложке ртипа проводимости. на которой

20 сформирована эпитаксиаRbная область и+ типа проводимости со скрытым слоем и -типа проводимости, образующие коллектор транзистора. последовательное сопротивление которого является резистором схемы, 25 который соединен с выходом схемы, в эпитаксиальном слое сформирована область ртипа проводимости — база транзистора. являющаяся входом схемы, в базе сформи+ рована эмиттерная область и -типа прово30 димости, последняя, а также подложка соединены с общей шиной, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью увеличения коэффициента усиления за счет использования паразитного падения напряжения на резисторе, 35 в эпитаксиальную область дополнительно введена область р-типа проводимости, соединенная с выходом схемы.

1806420

ZÃ прп, мА

Составитель С.Ефименко

Техред М,Моргентал Корректор M,Àíäðóøåíêo

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 977 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5