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集成npn管的版图设计

1) IC对晶体管的要求
如同分立晶体管一样,集成晶体管必须具有一定的耐压,有良好的频率特性,具有较低的噪声系数,能承受一定的电流容量,具有低的rCS和VCES,这些参数的设计考虑与分立晶体管有一定的类似。但由于集成晶体管的集电极必须从上面引出,这就使rCS显著增大。同时集成晶体管的集电极被pn结包围,又存在着寄生电容和寄生pnp效应,所以在分析集成晶体管特性时,必须考虑这些特性。
(1)击穿电压 V(BR)
V(BR)EBO≈6~9V,V(BR)CBO, V(BR)CEO
V(BR)CSO> V(BR)CBO,V(BR)CEO
(2)频率特性
(3) 最大工作电流IEmax或ICmax
当IE 达到IEmax(或相应的ICmax 值)时,β就会下降。晶体管在大电流下工作时,基极电流也较大。基极电流在横向基区扩展电阻上产生一个较大的电压降,其结果是:发射结不同部位上的正偏压值不相等。愈靠近中央部位,发射结正偏压越小,甚至可能反向。靠近基极接触的发射结部位,正偏压较大。因此,发射极电流密度在中央部位小,电流基本上集中在发射结边缘。基极电流很大时,发射结的有效面积集中在结的边缘。这种现象叫做发射极电流集边效应,或者叫基区自偏压效应。当晶体管的工作频率与fT,很接近,故基极电流很大,约等于发射极电流,此时电流集边效应最显著,晶体管发射结的有效面积显著减小。
为了尽量减小晶体管的发射结无效面积,提高晶体管的高频性能,在设计高频晶体管时,发射结周长要尽可能大,面积要尽可能小,即两者之比要尽可能大。IEmax(或相应的ICmax 值)只和靠近基极条一边的发射区周长(即“有效发射区周长”)成正比,而与发射区面积无关,即IEmax=α×LE,其中α为发射区单位有效周长的最大工作电流。不同电路取α值是不同的:
αnpn逻辑 = 0.16~0.4mA/μm
αnpn线性 =0.04~0.16 mA/μm
α横向pnp = 0.001~0.008 mA/μm
α纵向pnp = 0.005~0.015 mA/μm


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