双极型积体电路( 三 ) _生活百科

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双极型积体电路版图设计的第一步，是对既定线路按不同电位划分隔离区和确定元件之间的布线。然后，转入对元件的设计。双极型积体电路的元件包括电晶体、二极体、电阻和电容。其中 NPN电晶体的设计是核心。设计一个性能良好的积体电路，首先要设计出电学性能符合要求的电晶体，而电晶体的特性又是由其图形、尺寸和工艺条件所决定的。在双极型积体电路中，常用的电晶体图形有5种，每一种图形各有其特殊作用。这 5种图形是单基极条形、双基极条形、双基极、双集电极条形、基极马蹄形（并联扩展可设计成梳形结构)和发射极马蹄形。在版图设计中，往往在同一块版图中几种电晶体图形会同时出现，这是因为不同电晶体在电路中所起作用不同。双极型积体电路版图设计中常用的二极体，是与电晶体同时製成的。二极体可以利用单独一个基区扩散结；也可以先做成NPN电晶体结构，然后用一定方式连线成二极体。后者的基本连线方式有5种：①基极和集电极短接；②发射极和基极短接；③发射极开路；④发射极和集电极短接；⑤集电极开路。这5种连线法和单独一个基区扩散结共有6种不同的二极体。这6种形式的二极体因结构不同，特性也有差异，在套用中根据不同要求加以选择。在双极型积体电路的版图设计中，电阻通常是随同电晶体的某一扩散工艺同时进行而製成扩散电阻的。原则上，不论发射区、基区和集电区（外延层)，都可以製作电阻。①基区硼扩散电阻:其薄层电阻值为 150～200欧左右，逻辑积体电路中的电阻值範围比较适中，而且温度係数也较小，一般为 1.9×10-3 。②发射区磷扩散电阻：其薄层电阻值为2～5欧，可用作低值电阻。但实际上常用作“磷桥”，代替内部金属连线遇到难以避免交叉时完成交越；③基区沟道电阻：这是利用基区扩散和发射区扩散形成的。因为薄层很薄，扩散杂质浓度也低，薄层电阻可高达5～20千欧。温度係数较高，一般为3～5×10-3 。这种电阻器又受到工作电压的限制，当反偏压升高时，PN结势垒区扩张，使沟道变得更薄，阻值变大；反之，偏压降低，阻值变小；④体电阻：外延层体电阻阻值很难控制，可用作高阻值电阻，其温度係数高，约为5×10-3 。