集成电路中的PNP管.ppt

1、,24 集成电路中的PNP管,模拟集成电路中大量应用的是NPN管。工艺设计一般以制做NPN管为主。集成电路中往往还需要PNP管。PNP管都是在与NPN管制造工艺兼容的情况下制造出来的。这样制造的PNP管很小、fT低。但与 NPN 管构成复和管就能弥补它的缺陷。由于使用了PNP管使电路的性能得到了很大改善。也促使了I2L电路得实现。 PNP管用于电平位移、推挽放大、改善电路性能。 PNP管主要有两大类：横向PNP管、衬低 PNP管,241 横向PNP管 形成过程,NPN管基区扩散的同时形成PNP管的发射区和集电区。,P,N+隐埋层,N+隐埋层,N,P+ 隔离岛,P,N+,e,b,c,e,c,b,

2、P,P,N+,NPN管发射区扩散的同时形成基区,横向PNP管的集电极、发射极都在基区中，基区很宽所以很小。,241 横向PNP管,工艺兼容、尽量不增加工序。由于工艺兼容的限制，NPN管的C区作为PNP管的B区。E区、C区掺杂相同，基区很宽无法做的很窄、C区面积不大，所以、很小。,E,C,B,S,241 横向PNP管,放大状态：E管导通。 饱和状态：E、C 都管导通。 截止状态：都不导通。 反向运用状态：C管导通。,C管,E管,寄生管存在势垒电容Cj、扩散电容。使工作管的频率特性变差。即：fT减小。,241 横向PNP管,一般情况下PNP管工在放大状态，集电极反偏，集电极到衬底间的寄生管截止。而

3、发射极到衬底间的寄生管却一直处于导通状态。使得PNP管的增益下降。空穴的扩散系数是电子扩散系数的三分之一、寄生PNP管有势垒电容CJ和扩散电容CD使的PNP管的fT下降。,特征频率fT 为：频率增加，下降，=1时所对应的频率。 特征频率fT 是晶体管可以起电流放大作用的最高频率。,增加值的方法：增加E区的侧面积。E区侧面注入的电流才对Ic、有贡献。增加结深、E区采用长条形、C区尽量多的包围E区。增加隐埋层以减小寄生管的影响。,提高fT的措施：减小e结面积、在工艺兼容的前提下降低外延层的掺杂浓度。,特征频率fT 为：频率增加，下降，=1时所对应的频率。 共发射极截止频率f 为：频率增加，下降，

4、时所对应的频率。 共基极截止频率f为：频率增加，下降， 时所对应的频率。,多集电极 横向PNP管,在基区扩散的基础上制做上多个集电区就可以制成多集电极管。,多发射极 横向PNP管,在基区扩散的基础上制做上多个发射区就可以制成多发射极管。,大电流增益的复合PNP管,Ib1,IC,Ie,242 衬底PNP管,衬底PNP管以衬底为集电极。NPN管的集电区C为PNP管的B区，NPN管的基区B所在的位置为PNP管的发射区E。由于公共衬底必须接直流最负电位，交流是接地的，所以它的应用范围很有限。只能用于集电极接最负电位的地方。由于PNP发生在纵向，又称为纵向PNP管。由于不存在寄生三极管，不需要作隐埋层,

5、和fT都比较大。发射区面积可以做的很大，工作电流比较大。基区宽比NPN管小。约为3050；fT约为10MHZ,N+隐埋层,N+隐埋层,N,P+ 隔离岛,P,N+,e,b,c,e,c,b,P,P,衬底PNP管,243 自由集电极纵向PNP管,衬底PNP管由于集电极固定接直流最负电位，限制了它的应用。自由集电极纵向PNP管的集电极可以接任意电位。,N+隐埋层,N+隐埋层,N,P+ 隔离岛,P,N+,P隐埋层,P,P隔离岛,自由PNP管,E,C,B,243 自由集电极纵向PNP管,衬底PNP管由于集电极固定接直流最负电位，限制了它的应用。自由集电极纵向PNP管的集电极可以接任意电位。,由于硼的扩散系数比锑的扩散系数大一个数量级以上，在外延层上硼的上推距离大可实现对通隔离扩散。也可实现P+隐埋层。,