Транзисторы п — р — п. Конфигурации интегральных транзисторов (в плане) имеют несколько вариантов. Два из них показаны на рис. 10.
Первая конфигурация (рис.10, а) называется асимметричной: в ней коллекторный ток протекает к эмиттеру только в одном направлении: на рис. 10, а — справа. Вторая конфигурация (рис. 10, б) называется симметричной: в ней коллекторный ток протекает к эмиттеру о трех сторон. Соответственно сопротивление коллекторного слоя r кк оказывается примерно в 3 раза меньше, чем у асимметричной конфигурации.
Вторая конфигурация характерна также тем, что контактное окно и металлизация коллектора разбиты на две части. При такой конструкции облегчается металлическая разводка: алюминиевая полоска (например, эмиттерная на рис. 10, б) может проходить над коллектором по защитному окислу, покрывающему поверхность ИМС.
Транзисторы р — п — р. В настоящее время основным структурным вариантом р—п—р- транзистора является горизонтальный р—п—р- транзистор (рис. 11). Он изолирован от других элементов, а его технология полностью вписывается в классический технологический цикл с разделительной диффузией.
Эмиттерный и коллекторный слои получаются на этапе базовой диффузии, причем коллекторный слой охватывает эмиттер со всех сторон. Это позволяет собирать инжектированные дырки со всех боковых частей эмиттерного слоя. Поскольку базовая диффузия сравнительно мелкая (2—3 мкм), ширину базы (т. е. расстояние между р - слоями) удается сделать порядка 3—4 мкм. В результате предельная частота может составлять до 20—40 МГц, а коэффициент усиления до 50.
Горизонтальному р—п—р- транзистору свойственна электрофизическая симметрия, так как слои эмиттера и коллектора однотипные. В частности, это означает, что пробивные напряжения эмиттерного и коллекторного переходов одинаковы (обычно 30—50 В). Близкими оказываются также нормальный и инверсный коэффициенты усиления тока b n и b I.
Горизонтальная структура позволяет легко осуществить многоколлекторный р—п—р- транзистор: достаточно разделить кольцевой р - коллектор (рис. 11) на п частей и сделать отдельные выводы от каждой части.
Коэффициент усиления по каждому из коллекторов будет примерно в п раз меньше, чем для единого коллектора, но все коллекторы будут действовать “синхронно”, а нагрузки, присоединенные к ним, будут изолированы — “развязаны” друг от друга.
Диффузионные резисторы. Для диффузионных резисторов чаще всего используется полоска базового слоя с двумя омическими контактами (рис. 12). Для такой полосковой конфигурации сопротивление резистора без учета сопротивления контактных площадок записывается в виде
| (1) |
 |
где R s - поверхностное сопротивление слоя, а размеры а и b показаны на рис. 12.
 |
И длина, и ширина полоскового ДР ограничены. Длина а не может превышать размеров кристалла, т. е. лежит в пределах 1—5 мм. Ширина b ограничена возможностями фотолитографии, боковой диффузией, а также допустимым разбросом (10—20 %). Практически минимальная ширина составляет 8—10 мкм.
Подставляя в (1) значения R s == 200 Ом/ð и a / b == 100, получаем типичное значение максимального сопротивления R макс = 20 кОм. Это значение можно повысить в несколько раз, используя не полосковую, а зигзагообразную конфигурацию (рис. 13).
Интегральные диоды. В качестве диода можно использовать любой из двух р—п- переходов, расположенных в изолирующем кармане: эмиттерный или коллекторный. Можно также использовать их комбинации. Поэтому по существу интегральный диод представляет собой диодное включение интегрального транзистора.
При изоляции элементов полупроводниковой ИС обратносмещенным p-n -переходом нужно стремиться уменьшить площадь этого перехода, т.к. емкость этого изолирующего перехода является паразитной для данной схемы. Количество изолирующих областей в каждой конкретной схеме должно быть достаточным для надежной изоляции каждого элемента и минимальным. При этом для каждого транзистора и диода, как правило, нужно отдельную изолирующую область за исключением случая, когда у нескольких транзисторов объединены коллекторы. Все резисторы в полупроводниковых ИС помещают обычно в одну изолирующую область, а резисторы изготовляют за счет базовой диффузии. Чтобы изолирующие p-n -переходы выполняли свою роль, необходимо подвести к ним такое напряжение, чтобы они при всех рабочих сигналах в схеме были смещены в обратном направлении. Это требование будет удовлетворено, если к подложке p -типа будет подключено наиболее отрицательное напряжение во всей схеме (земля), а к изолирующей области n -типа - наиболее положительное напряжение во всей схеме (+EП).
Интегральные схемы являются элементарной базой для разработки радиоэлектронной аппаратуры различного назначения и в соответствии с этим разделяются на цифровые, аналоговые и аналого-цифровые интегральные микросхемы.
Цифровые ИМС предназначены для преобразования и обработки сигналов, изменяющихся по закону дискретной функции. Частным случаем цифровых являются логические ИМС. Аналоговые ИМС предназначены для преобразования и обработки сигналов, изменяющихся по закону непрерывной функции. Частным случаем аналоговых ИМС являются линейные микросхемы.
Для построения электронных устройств необходимы не отдельные ИМС, а функционально полные системы (серии) микросхем.
Серия микросхем - это совокупность типов микросхем, выполняющих различные функции, имеющих единое конструкторско-технологическое исполнение и предназначенных для совместного применения в аппаратуре.
Принятая система обозначения ИМС учитывает их конструктивно-технологические и схемотехнические особенности. Условное обозначение состоит из пяти элементов. Например, обозначение К174УН7 обозначает, что это микросхема широкого применения (буква К), выполнена по полупроводниковой технологии (цифра 1), входит в 174 серию и выполняет функцию усилителя низкой частоты (УН), среди усилителей этой серии микросхема имеет порядковый номер разработки 7.