Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

BN, I0Э и, как следствие, UДнас

ТЕПЛОВЫЕ ЭФФЕКТЫ В ИС

Лекция 15.

Температурная зависимость параметров в АИС.

Температурная зависимость ширины запрещенной зоны полупроводников ведет к изменению собственной концентрации носителей и, следовательно, концентрации неосновных носителей. Используя классическую аппроксимацию ВАХ интегрального диода, можно получить следующие количественные оценки влияния температуры на поведение биполярных приборов.

Увеличение температуры и изменение концентраций, подвижностей, диффузионных длин и др. параметров активных приборов обуславливает изменения следующих параметров:

Тепловой ток насыщения диода I0ЭД изменяется в 2 раза при изменении температуры на 80:

что соответствует изменению падения напряжения на диоде с ростом температуры (ТКН):

 

Возможны следующие диапазоны изменения коэффициентов инжекции соответствующих параметров усиления:

при изменении температуры от +1250 до -600С. Поскольку в процессе изготовления bN может измениться еще в 2-4 раза по технологическим причинам, общее изменение данного параметра может быть до 8-10 раз (технология плохая!).

Наиболее иллюстративные изменения характеристик элементов АИС, связанные с температурой, следующие:

 

- смещение передаточной характеристики ДК. Из-за изменения падения напряжения на диодах формируется основная составляющая напряжения смещения нуля.

 

Uвых

 
 

 


Uсм0 1,5 мВ U вх

 

 
 

 

 


- на ВАХ МДП-транзисторов может появиться «гистерезис», температурный сдвиг рабочей точки из-за температурной зависимости подвижности носителей в канале (сначала рост, затем снижение из-за фононного рассеяния). Как следствие, с ростом температуры падает усиление в схемах, причем раньшее по частотному диапазону по сравнению с расчетами при одинаковых локальных перегревах.

 
 


IC

 
 

 

 


UC

       
 
 
   


A/A0

 
 

 


T

 

Ω

 

- в ИС на арсениде галлия тепловое сопротивление полупроводника в 3 раза ниже, чем в кремнии:

RTGaAs /RSi = 1/3,

поэтому напряжение локального перегрева может увеличиться в 15 раз по сравнению с кремниевыми приборами. Транзисторы на арсениде галлия просто выгорают.

Тепловое сопротивление.

Если Р – мощность, рассеиваемая в схеме, то тепловое сопротивление определяется следующим образом:

температуру корпуса измеряют термопарой, температуру кристалла (место локального перегрева) – при помощи термозависимого элемента, чаще всего – это р-п-переход, чья ВАХ легко градуируется для каждого технологического процесса. Современный диапазон изменения рабочих температур: -600 … +1500С.

Температура корпуса и атмосферы обязательно должны быть ниже температуры кристалла!

Рекомендуемая процедура учета тепловых процессов в ИС.

1) необходимо определить Т0 в местах локального перегрева с учетом полной мощности компонентов и отдельно каждого компонента, желательно, чтобы Тmax£ 1500C,

2) определить общий температурный фон. Всегда существует значительный температурный фон в ИС, примерно одинаковый по всему кристаллу. Если пренебречь локальным перегревом, все компоненты в кристалле работают в более-менее одинаковых условиях,

3) определить температурный градиент. Хотя фон постоянный, по кристаллу всегда есть температурный градиент. Всегда стараются усреднить температурное влияние, особенно влияние выхода на вход в мощных схемах,

4) необходимо учесть, что имеет место инерционность на высоких частотах, тепловые связи уменьшаются.

 

Распределение тепла по кристаллу.

Тепловые явления описываются следующим уравнением:

, (1)

где

l - коэффициент теплопроводности, [Вт/град.м];

,

Т – температура, [град];

W – удельная мощность источников энергии, [Вт/м3];

C – удельная теплоемкость, [Втсек/град.кг];

g - плотность вещества, [кг/м3];

t - время, сек.

Реальная структура ИС в корпусе выглядит примерно так:

 

 

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Параллельный цифровой выход | Источники мощности эвтектический

Дата добавления: 2014-01-04; Просмотров: 332; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



ПОИСК ПО САЙТУ:


Читайте также:
studopedia.su - Студопедия (2013 - 2023) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.002 сек.