Слаботочка Книги

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 [55] 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83

усиления по напряжению для разомкнутой схемы, прирост утечки входного тока и изменение входного напряжения находились соответственно в таких пределах:

Av=±20%, А/=±50-10-9 А. At/=± 1,5-10-3 в.

Обычно же устанавливаемые значения для показателей А1 и AU таковы:

Тшшчнке Максимальные

Д/, 10- А 50 200 At/. 10- В 1,0 50

Наблюдаемые вариации значений параметров по порядку величин совпадают с начальными зиачениями.

6.1.2. Днскретные элементы

Обычно принято считать, что распределение вероятностей для основного параметра элемента в момент выпуска продукции с технологической линии аппроксимируется нормальным или гауссовским законом распределения. Например, это справедливо для угольных резисторов: форма распределения вероятностей для их сопротивлений {.R) показана на рис. 6.1. Для нормальной генеральной совокупности, представленной на рис. 6.1,а, пределы допусков на параметры (±10%) У резисторов предполагаются равными За - пределам для нормального распределения. Такие допуски типичны для элементов высокого качества, выпускаемых при стабильном технологическом процессе производства. Менее чем 1% общей совокупности резисторов попадает за границы Зет-пределов нормального распределения. Для элементов, выпускаемых в коммерческих целях, на стадии проектно-конструкторских разработок, а также для элементов, выпускаемых без достаточного опыта производства, более правильно установить допуски в а-пре-делах нормального распределения. В среднем допуски будут находиться в указанных пределах на уровне 2а,

На рис. 6.1 представлены также результаты отбора элементов по точности характеристик из первоначальной генеральной совокупности. Элементы, имеющие точность характеристик 1%, составляют область, близко расположенную к моде распределения, причем хорошей

апБроксимацией для них может служить прямоугольное распределение. На рис. 6.1 показаны распределения 5% и 10% резисторов, отобранных из первоначальной генеральной совокупности. Эти распределения хорошо аппроксимируются распределениями, имеющими форму двойных трапеций. Однако оказывается, что в общем

±10%

Плотность J, бвротиосши

Ршу.

Рис. 6.2. Асимметричное распределение вероятностей: для сопротивления i? тонконленоч-ных резисторов или усиления по току Р транзисторов.

объеме поставки эти 5 или 10% резисторов часто будут содержать элементы с существенно асимметричными распределениями вероятностей, причем до 70% резисторов попадает в область либо ниже, либо выше номинального значения.

Аналогичный процесс отбора иногда используют для транзисторов, сортируемых по величине коэффициента усиления по току. Для других производственных процессов, связанных с выпуском элементов, справедливы распределения, отличающиеся от нормального; некоторые резисторы в виде тонких пленок имеют распределения плотности вероятности асимметричной формы, как показано на рис. 6.2.

Распределение для сопротивления тонкопленочных резисторов или усиления по току транзисторов имеет более вытянутую и асимметричную форму причем со 172

Рис. 6.1. Плотность вероят* ности для сопротивления угольного резистора:

а неугодное усечевное нормальное распределение; б - результат отбора сопротивлений с допусками 1%; е -результат отбора сопротивлений с допусками 5%; г -остальные сопротивления с допусками 10%.

временем форма его становится более пологой и растянутой.

Примеры распределений вероятностей для параметров транзисторов приведены в приложений 4. Гистограммы для параметров гье, Сье, Сьс соответствуют обычным высокочастотным плоскостным транзисторам для малых сигналов. Приведенные в том же приложении выборочные графики свидетельствуют о наличии статистической зависимости между различными параметрами эквивалентной схемы.

6.1.3. Интегральные схемы

Рассмотрим кратко факторы, влияющие на допуски параметров интегральных схем. Параметры любого интегрального элемента определяются свойствами материала, из которого он выполнен, и тремя размерами его слоев. Глубина слоя определяется процессом диффузии, тогда как поперечные размеры - процессом фотоналожения (masking).

Не вникая в подробности технологии производственного процесса интегральных схем, отметим некоторые из факторов, влияющих на допуски параметров интегральных элементов.

Для глубины слоя можно отметить следующее:

- большую часть свойств напыленного слоя (например, сопротивление платы) можно регулировать, управляя технологией процесса;

- узкие допуски легче обеспечить в процессе напыления пленок, чем в диффузионном процессе, где контроль невозможен из-за высоких температур;

- между свойствами полупроводниковых пластин могут существовать большие различия, но на малой площади одной пластины свойства диффузионных или напыленных слоев в значительной степени постоянны.

На допуски поперечных размеров можно влиять в. процессе фотоналожения, учитывая следующее:

- изменчивость свойств увеличивается по Мереприближения к краю платы схемы;

- каждый элемент интегральной схемы подвержен влиянию изменчивости характеристик из-за неопределенности при фиксации краев схемы; уменьшение геометрических размеров элементов приводит к увеличению разброса зсарактеристик,

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 [55] 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83