Hermès science publications
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Disponible - 621.45 MOD
Niveau 3 - Techniques
Modélisation du transistor bipolaire intégré. 1 , dispositifs au silicium
Résumé
Description des mécanismes de 1er ordre dans le transistor bipolaire. Donne la liste des phénomènes de 2e ordre, détaille le modèle dynamique homologue du modèle d'Ebers et Moll. Détaille l'établissement du modèle de Gummel et Poon et présente la version utilisateur H-SPICE. Présentation technologique des structures bipolaires intégrées au silicium.
- Contributeur(s)
- Éditeur(s)
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Date
- 2004
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Notes
- Notes bibliogr. Index
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Langues
- Français
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Description matérielle
- 335 p. : ill., couv. ill. ; 24 cm
- Collections
- Sujet(s)
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ISBN
- 2-7462-0987-X
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Indice
- 621.45 Microélectronique (transistors, composants, circuits intégrés)
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Quatrième de couverture
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Le traité Electronique, Génie Electrique, Microsystèmes répond au besoin de disposer d'un ensemble de connaissances, méthodes et outils nécessaires à la maîtrise de la conception, de la fabrication et de l'utilisation des composants, circuits et systèmes utilisant l'électricité, l'optique et l'électronique comme support.
Conçu et organisé dans un souci de relier étroitement les fondements physiques et les méthodes théoriques au caractère industriel des disciplines traitées, ce traité constitue un état de l'art structuré autour des quatre grands domaines suivants:
Electronique et micro-électronique
Optoélectronique
Génie électrique
Microsystèmes
Chaque ouvrage développe aussi bien les aspects fondamentaux qu'expérimentaux du domaine qu'il étudie. Une classification des différents chapitres contenus dans chacun, une bibliographie et un index détaillé orientent le lecteur vers ses points d'intérêt immédiats: celui-ci dispose ainsi d'un guide pour ses réflexions ou pour ses choix.
Les savoirs, théories et méthodes rassemblés dans chaque ouvrage ont été choisis pour leur pertinence dans l'avancée des connaissances ou pour la qualité des résultats obtenus.
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Tables des matières
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Modélisation du transistor bipolaire intégré 1
hermes Science
- Avant-propos
15 - Chapitre 1. Approche fondamentale du transistor bipolaire
19 - 1.1. Introduction19
- 1.2. Le transistor bipolaire unidimensionnel20
- 1.3. L'effet transistor
25 - 1.3.1. Approche descriptive25
- 1.3.2. Bilan des courants dans le BJT en polarisation normale directe26
- 1.3.3. Expression du courant d'électrons dans la base
31 - 1.4. Transistor en mode «amplificateur»
36 - 1.4.1. Courant de collecteur36
- 1.4.2. Répartition des électrons minoritaires dans la base39
- 1.4.3. Facteur de transport de la base45
- 1.4.4. Gains en courant alphaF et BetaF47
- 1.4.5. Apport d'un contact d'émetteur en silicium polycristallin
53 - 1.5. Transistor en mode «commutateur»
56 - 1.5.1. Fonctionnement du transistor en commutation56
- 1.5.2. Régime normal inverse59
- 1.5.3. Régime saturé
62 - 1.6. Modèle d'Ebers et Moll
66 - 1.6.1. Hypothèses à la base du modèle66
- 1.6.2. Formulation analytique du modèle67
- 1.6.3. Relation de réciprocité70
- 1.6.4. Schéma électrique équivalent72
- 1.6.5. Représentation des différents régimes de fonctionnement
73 - 1.6.5.1. Régime bloqué73
- 1.6.5.2. Régime normal direct
74 - 1.6.5.3. Régime normal inverse76
- 1.6.5.4. Régime saturé
76 - 1.6.6. Autres présentations du modèle78
- 1.6.7. Modèle «petits signaux» du transistor pour des variations lentes
79 - 1.7. Bilan du chapitre81
- 1.8. Bibliographie
82 - Chapitre 2. Mécanismes limitatifs dans le transistor bipolaire
83 - 2.1. Introduction83
- 2.2. Effet Early
85 - 2.2.1. Origine de l'effet Early85
- 2.2.2. Définition de la tension d'Early88
- 2.2.3. Expressions de la tension d'Early90
- 2.2.4. Modélisation «grands signaux» de l'effet Early94
- 2.2.5. Effet Early en régime normal inverse
96 - 2.3. Effet Sah-Noyce-Shockley
96 - 2.3.1. Origine de l'effet Sah-Noyce-Shockley96
- 2.3.2. Caractérisation de l'effet Sah-Noyce-Shockley98
- 2.3.3. Considérations sur le courant de recombinaison base-émetteur
100 - 2.4. Effet des forts niveaux d'injection dans la base
103 - 2.4.1. Apparition du régime de forts niveaux d'injection dans la base103
- 2.4.2. Régime de modulation de conductivité de la base104
- 2.4.3. Dégradation du gain en courant
110 - 2.5. Effet des forts niveaux d'injection dans le collecteur
110 - 2.5.1. Présentation de l'effet Kirk110
- 2.5.2. Densité de courant critique112
- 2.5.3. Modélisation du régime post-critique selon Kirk120
- 2.5.4. Modélisation du régime post-critique selon Van der Ziel122
- 2.5.5. Gain en courant en régime post-critique
123 - 2.6. Effets liés au caractère résistif de la base
124 - 2.6.1. Trajet latéral du courant de base124
- 2.6.2. Accès à la zone active: résistance de base et résistance d'émetteur125
- 2.6.3. Effet de défocalisation
126 - 2.6.3.1. Description du phénomène127
- 2.6.3.2. Conséquences
130 - 2.6.4. Modélisation de l'effet de défocalisation131
- 2.6.5. Expression de Hauser de la résistance de base
136 - 2.7. Effets liés au caractère résistif du collecteur
139 - 2.7.1. Trajet résistif du courant de collecteur139
- 2.7.2. Quasi-saturation
141 - 2.7.3. Résistance de collecteur en régime de quasi-saturation143
- 2.8. Limitations en tension par effets de claquage149
- 2.8.1. Claquage par avalanche150
- 2.8.1.1. Courant de collecteur en régime d'avalanche150
- 2.8.1.2. Tension de claquage base-collecteur151
- 2.8.1.3. Tension de claquage collecteur-émetteur154
- 2.8.2. Claquage par punchthrough157
- 2.9. Bilan du chapitre159
- 2.10. Bibliographie
159 - Chapitre 3. Comportement dynamique du transistor bipolaire 161
- 3.1. Introduction161
- 3.2. Fondements de la méthode des charges162
- 3.3. Modélisation statique du transistor par la méthode des charges163
- 3.3.1. Variables QF et QR165
- 3.3.2. Etablissement du modèle168
- 3.3.3. Retour sur le paramètre tauF172
- 3.4. Effet capacitif de diffusion dans la base177
- 3.5. Effet capacitif de jonction180
- 3.6. Modèle dynamique «grands signaux» du transistor183
- 3.7. Modèle dynamique «petits signaux» du transistor186
- 3.7.1. Modèle «petits signaux lents»186
- 3.7.2. Effet capacitif de diffusion en «petits signaux»192
- 3.7.3. Effet capacitif de jonction en «petits signaux»194
- 3.7.4. Le modèle «petits signaux» sous sa forme générale197
- 3.8. Facteurs de mérite du transistor202
- 3.8.1. Fréquence de transition203
- 3.8.2. Fréquence maximale d'oscillation213
- 3.8.3. Temps de propagation du commutateur de courant221
- 3.9. Bilan du chapitre227
- 3.10. Bibliographie
227 - Chapitre 4. Modèle de Gummel et Poon 229
- 4.1. Introduction229
- 4.2. Version «transport» du modèle d'Ebers et Moll231
- 4.3. Modèle de Gummel et Poon Statique234
- 4.4. Modèle de Gummel et Poon dynamique «grands signaux»237
- 4.4.1. Caractérisation de l'effet capacitif de diffusion239
- 4.4.2. Caractérisation de l'effet capacitif de jonction240
- 4.5. Modèle de Gummel et Poon dynamique «petits signaux»243
- 4.5.1. Transconductances gmpi et gmmu244
- 4.5.2. Résistance rpi247
- 4.5.3. Capacité de diffusion CDE248
- 4.5.4. Capacités de jonction CjE, CjC et CjS248
- 4.5.5. Temps de transit tauF aux forts courants de polarisation249
- 4.6. Modèle SPICE du transistor bipolaire250
- 4.6.1. Modifications apportées à la représentation de l'effet transistor250
- 4.6.2. Modifications apportées à la représentation des termes résistifs251
- 4.6.3. Modifications apportées à la représentation des termes capacitifs252
- 4.6.4. Expression semi-empirique du temps de transit direct254
- 4.6.5. Modélisation de l'excès de phase256
- 4.6.6. Modélisation de l'effet de la température258
- 4.6.7. Bilan des paramètres du modèle bipolaire SPICE258
- 4.7. Retour sur la modélisation de l'effet Sah-Noyce-Shockley260
- 4.8. Retour sur la modélisation de Gummel et Poon du courant collecté263
- 4.8.1. Développement du courant IS264
- 4.8.2. Décomposition de la charge totale en trous269
- 4.8.3. Caractérisation de l'effet Early276
- 4.8.4. Caractérisation de l'effet des fortes injections278
- 4.8.5. Expression de la charge totale en trous réduite281
- 4.9. Bilan du chapitre284
- 4.10. Bibliographie
285 - Chapitre 5. Intégration des structures bipolaires au silicium 287
- 5.1. Introduction287
- 5.2. Structure bipolaire standard288
- 5.2.1. Substrat, couche enterrée et couche épitaxiale288
- 5.2.2. Murs d'isolation290
- 5.2.3. Base291
- 5.2.4. Emetteur291
- 5.2.5. Grandeurs dimensionnelles significatives293
- 5.2.6. Optimisation de la structure294
- 5.2.7. Transistor amplificateur, transistor commutateur294
- 5.2.8. Transistor parasite296
- 5.3. Règles générales de miniaturisation des structures bipolaires296
- 5.4. Technique d'isolation par oxyde298
- 5.4.1. Caractéristiques d'un caisson isolé par oxyde299
- 5.4.2. Transistor Isoplanar301
- 5.5. Structures bipolaires miniaturisées303
- 5.5.1. Structures à auto-alignement et double couche de polysilicium305
- 5.5.1.1. Isolation par tranchée profonde307
- 5.5.1.2. Auto-alignement de la base et de l'émetteur308
- 5.5.1.3. Spécificités des régions de base, d'émetteur et de collecteur311
- 5.5.2. Autres structures avancées314
- 5.5.2.1. Structures à accès latéral à la base314
- 5.5.2.2. Structures à bases épitaxiées316
- 5.6. Le transistor pnp318
- 5.6.1. Transistor pnp-substrat318
- 5.6.2. Transistor pnp-latéral320
- 5.6.3. Miniaturisation des transistors pnp323
- 5.7. Bilan du chapitre326
- 5.8. Bibliographie326
- Index 331
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Origine de la notice:
- BNF
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Disponible - 621.45 MOD
Niveau 3 - Techniques
