Задание - StudHelp.Net

Министерство образования Республики Беларусь
Учреждение образования
БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
Факультет заочного обучения
Кафедра
проектирования информационно-компьютерных систем
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
по предмету
МОДЕЛИРОВАНИЕ И КОМПЬЮТЕРНЫЙ АНАЛИЗ
РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ
Вариант 12
Студент
Преподаватель
К.А.Краюшкин
С.А.Павлюковец
Минск 2015
Часть 1
Задание 1
Подобрать материал резистивного слоя, выбрать форму плёночных резисторов,
рассчитать резистор, помеченный звёздочкой, и описать способ напыления
выбранного резистивного материала.
Резисторы
R1
R2*
R3
R4
R5
R6
R7
8 к ± 20%; 5 мВт
100 ± 20%; 30 мВт
4,7 к ± 10%; 10 мВт
120 к ± 10%; 5 кВт
35 к ± 20%; 40 мВт
1,5 к ± 20%; 15 мВт
13 к ± 10%; 10 мВт
Рассчитаем 𝜌кв :
𝜌кв
∑𝑛𝑖=1 𝑅𝑖
8 + 0,1 + 4,7 + 120 + 35 + 1,5 + 13
182,3
=√
=√
=√
1
0,125 + 10 + 0,213 + 0,008 + 0,029 + 0,67 + 0,077
11,12
∑𝑛𝑖=1
𝑅𝑖
= 4 кОм
Основываясь на полученном значении, выберем сплав кермет К50, сопротивление
квадрата резистивной пленки которого 103 — 104 Ом/кВ.
Необходимо проверить, сможет ли выбранный материал обеспечивать
изготовление резисторов по точности, обеспечивая указанную 𝛾𝑅 :
𝛾кФ = 𝛾𝑅 − 𝛾𝜌 − 𝛾𝑅ст − 𝛾𝑅𝑡 − 𝛾𝑅𝑘 , где
𝛾кФ — допустимая погрешность коэффициента формы;
𝛾𝜌 — погрешность воспроизведения 𝜌 (5%);
𝛾𝑅ст — погрешность, вызванная старением пленки (0%);
𝛾𝑅𝑘 — погрешность переходных сопротивлений контактов (1,5%);
𝛾𝑅𝑡 = 𝛼𝑅 (𝑇𝑚𝑎𝑥 − 20°𝐶 ) × 100% = 3 × 104 (55 − 20) × 100 = 1,5% —
температурная погрешность, при расчете которой использовался параметр
𝛼𝑅 = 3*104 — температурный коэффициент сопротивления материала.
Тогда
𝛾кФ = 20 − 5 − 0 − 1,5 − 1,5 = 12 %
Так как полученное 𝛾кФ положительное, то данный материал можно использовать
для изготовления резисторов.
Для резистора R2 с выбранным материалом рассчитаем Кф𝑅2 и выберем форму:
Кф𝑅2 =
𝑅2
102
=
𝜌0
104
= 0,01 < 10 – выберем резистор прямоугольной формы.
Рассчитаем минимальную ширину резистора 𝑏𝑚𝑖𝑛 , при который можно обеспечить
заданную мощность:
𝑃
𝑏𝑚𝑖𝑛 = √
𝑃
(∆𝑏+
𝑏∆ =
0 ×Кф𝑅2
∆𝑙
Кф𝑅2
𝛾кФ
)
=
30×10−3
=√
10−2 ×2×104
(0,01+
0,01
)
0,01
0,12
=1,2 мм
= 8,42 мм —ширина, обеспечивающая заданную
точность.
𝐿𝑅1 = 𝑏∆ (1 + √1 + Кф𝑅2 (𝑚 + 1) = 8,42 (1 + √1 + 0,01(1 + 1)) = 16,92 мм
𝑛𝑅1 =
𝐿𝑅1
𝑎+𝑏
=
16,92
8,42+8,42
= 1 (число резистивных полосок)
Сведем полученные расчеты в таблицу:
Резистор Тип
L
a
b
n
Кф𝑹𝟐 B
R2
Прямоугольный 0,01 16,92 16,92 8,42
1
8,42
Чтобы изготовить данный резистор, необходимо напылить кермет, который
является тугоплавким материалом. Используем способ ионного распыления.
Данный процесс — «холодный», так как атомарный поток вещества на подложку
создается путем бомбардировки поверхности атомов до энергии, которая
превышает энергию связи с соседними атомами. Поток ионов, который необходим
для этого, создается в электрическом газовом разряде, для чего давление газа в
рабочей зоне создается крайне высокое. Оно позволяет рассеять поток атомов с
мишени и повысить равномерность толщины осаждаемой пленки до точности ±1%,
причем не используя дополнительные устройства.
Одна из разновидностей ионного распыления — катодное распыление. Данный
метод постепенно вытесняется процессами высокочастотного магнетронного
распыления. Однако, являясь процессом простым и в то же время содержащим все
главные черты данной группы процессов, ионное распыление — удобная форма
для изучения данного типа распылений. На нижеследующем рисунке представлена
схема рабочей камеры установки катодного распыления:
Рис. 1 — Камера установки катодного распыления.
Основные элементы камеры:
1. Анод с размещенными на нем подложками;
2. Игольчатый натекатель, который обеспечивает непрерывную подачу аргона;
3. Катод — мишень из материала, который подлежит распылению и
осаждению;
4. Вакуумный колпак из нержавеющей стали;
5. Экран, охватывающий катод с небольшим зазором и предотвращающий
паразитные разряды на стенки камеры;
6. Постоянный электромагнит, который удерживает электроны в пределах
разрядного столба;
7. Герметизирующая прокладка.
На данном рисунке также видно, что питание осуществляется постоянным
напряжением, а нижний электрод с подложками заземлен и находится под более
высоким потенциалом катод-мишень. Переменная нагрузка регулирует ток разряда.
Достоинства метода:
1. Возможность напылять пленки из тугоплавких материалов.
2. Равномерность напыления.
3. Состав пленки идентичен составу используемого материала.
4. Процесс «безынерционен».
5. Толщина пленки равномерна.
6. Высокая адгезия пленок к подложкам.
7. Низкая температура подложен в процессе напыления пленок.
Недостатки метода:
1. Возможность распыления только проводящих материалов, которые
способны эмитировать в разряд электроны, ионизирующие молекулы аргона
и поддерживающие горение.
2. Малая скорость роста пленки из-за значительного рассеивания распыляемых
атомов материала в объеме рабочей камеры.
3. Загрязненность пленок молекулами остаточных газов.
Задание 2
Выбрать конструкцию всех элементов схемы, обосновать выбор конструкции,
выполнить сечение кристалла в плоскости указанных элементов.
VT1 – планарный с равномерной концентрацией примеси в коллекторе;
Сечение: VT1 – C1 – R2 – R1
Задание 3
Составить упрощённый технологический маршрут изготовления
полупроводниковой ИС, базовым технологическим элементом для которой
является транзистор. Маршрут необходимо пояснить иллюстрациями структур,
получаемых в результате проведения соответствующих технологических операций.
1. Механическая обработка поверхности рабочей стороны пластины до 14
класса чистоты, а также травление в парах соляной кислоты для удаления
нарушенного слоя;
2. Напыление пленки оксида кремния;
3. Избирательное травление оксида кремния и анизотропное травление
кремния
4. Формирование эпитаксиальной структуры;
5. Стравливание оксида кремния и окисление всей поверхности;
6. Напыление пленки оксида кремния;
7. Формирование базового слоя диффузией примеси р-типа;
8. Напыление пленки оксида кремния;
9. Фотолитография для вскрытия окон под эмиттерную диффузию;
10. Формирование эмиттерного слоя диффузией примеси р-типа;
11. Напыление пленки оксида кремния;
12. Фотолитография для создания рисунка разводки.
Часть 2
1. Ознакомиться с конструкцией корпуса микросхемы и выписать ее
габаритные и установочные размеры.
2. Выполнить компоновочный расчет печатной платы и выбрать ее типоразмер
в соответствии с ГОСТ 10317-79.
3. Спроектировать зонную структуру расчленения площади печатной платы.
4. Выполнить компоновочный эскиз, разместив микросхемы, разъемы и другие
элементы на плате, вычерченной на миллиметровой бумаге.
5. Рассчитать собственную частоту печатной платы и проверить выполнение
требования механической прочности.
Вид компоновки
Тип корпуса
Количество ИМС
Степень
в изделии
жесткости по
механическим
воздействиям
Кассетная
2106.24-1
11
III