Державний унiверситет "Львiвська полiтехнiка"

Для службового користування

Прим.N ______

Смеркло Любомир Михайлович

УДК 621.396.6.049.76/.77:

:621.382:681.3.

Iнтегральнi формувачi потужних наносекундних

iмпульсiв i радiоелектроннi пристрої на їх основi

05.12.13 - Пристрої радiотехнiки та засобiв телекомунiкацiй

АВТОРЕФЕРАТ

дисертацiї на здобуття наукового ступеня

доктора технiчних наук

Львiв 1999

Дисертацiєю є рукопис

Робота виконана у Львiвському науково-дослiдному радiотехнiчному iнститутi

(Мiнiстерство промислової полiтики України)

Науковий консультант доктор технiчних наук, професор

Готра Зенон Юркович

(ДУ "Львiвська полiтехнiка", м.Львiв, завiдувач кафедри)

Офiцiйнi опоненти: член-кореспондент НАН України,

доктор фiзико-математичних наук, професор

Литовченко Володимир Григорович

(Iнститут фiзики напiвпровiдникiв НАН України, м.Київ, завiдувач вiддiлу)

доктор технiчних наук, професор

Дружинiн Анатолiй Олександрович

(ДУ "Львiвська полiтехнiка", м.Львiв, професор кафедри)

доктор технiчних наук, професор

Полiтанський Леонiд Францович

(ВАТ "Гравітон", м.Чернiвцi, голова правління;

Чернiвецький Державний унiверситет iм. Ю.Федьковича, завiдувач кафедри)

Провiдна установа: Науково-дослідний інститут "Квант"

Мiнiстерства промислової полiтики України, м.Київ

Захист вiдбудеться "16" червня 1999 р. о 15 годинi на засiданнi спецiалiзованої вченої ради Д 35.052.10 в Державному унiверситетi "Львiвська полiтехнiка" за адресою: 290013, Львiв, вул.Ст.Бандери, 12.

З дисертацiєю можна ознайомитися у бiблiотецi Державного унiверситету "Львiвська полiтехнiка" (290013, Львiв, вул.Професорська, 1)

Автореферат розiсланий "30" квітня 1999 р.

Вчений секретар спецiалiзованої вченої ради Романишин Ю.М.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Aктуальнiсть роботи. Протягом останнього десятирiччя провiднi фiрми свiту в областi радiоелектронiки проявляють активний iнтерес до технiки мiлiметрового дiапазону хвиль (ММДХ). Це обумовлено цiлою низкою вiдомих переваг радiоелектронних систем (РЕС) цього дiапазону перед системами iнших радiодiапазонiв, зокрема, надвисокочастотного (НВЧ) i оптичного дiапазону. На сьогоднiшнiй день вже визначились перспективнi областi застосування технiки ММДХ для сучасних радiолокацiйних систем (РЛС) рiзноманiтного транспортного базування, мiжсупутникового радiозв'язку, систем ближнього потайного зв'язку, лазерної i медичної технiки, засобiв магнiтоелектронiки та iншi.

Одним iз перспективних напрямкiв в розвитку пристроїв радiотехнiки цього дiапазону є iмпульснi модулятори для модуляцiї радiоiмпульсних сигналiв генераторiв спецiалiзованих РЕС ММДХ, якi вимагають розробки спецiальних формувачiв (джерел) потужних наносекундних iмпульсiв. Їх розробка значною мiрою визначається характеристиками сучасної елементної бази.

Останнiм часом розробка i випуск промисловiстю ряду корпусних i безкорпусних iмпульсних транзисторiв i дiодiв середньої i великої потужностi дозволили створити формувачi потужних наносекундних iмпульсiв (ФПНСI), якi базувались на дискретних радiоелектронних компонентах з використанням гiбридної технологiї мiкроелектронiки. На першому етапi освоєння технiки ММДХ, цi ФПНСI задовiльняли вимоги по технiчним i експлуатацiйним параметрам та мiнiатюризацiї iмпульсних модуляторiв.

Однак, подальшi потреби розширення функцiональних можливостей iмпульсних модуляторiв та покращення їх технiчних i експлуатацiйних характеристик, вимоги до їх багатоканальностi i габаритно-вагових показникiв, що характерно для бортових спецiалiзованих РЕС ММДХ, рiзко збiльшили кiлькiсть дискретних радiоелектронних компонентiв i мiкроплат, що входять до складу гiбридних модулiв. А це, в свою чергу, привело до збiльшення габаритiв i ваги iмпульсних модуляторiв, зниження їх надiйностi, технологiчностi, вiдтворюванностi параметрiв, стабiльностi функцiонування в жорстких умовах експлуатацiї (пiдвищеної дiї клiматичних i механiчних чинникiв), збiльшило собiвартiсть.

Виходячи з цього, для забезпечення сучасних вимог до iмпульсних модуляторiв i враховуючи високу ступiнь iнтеграцiї iнших цифрових i аналогових радiоелектронних пристроїв, що входять до складу спецiалiзованих РЕС ММДХ, виникла складна актуальна проблема мiкромiнiатюризацiї iмпульсних модуляторiв на рiвнi твердотiльної iнтеграцiї. При цьому її вирiшення обмежувалося суперечливими вимогами одночасного забезпечення великих iмпульсних потужностей та високої швидкодiї. Ця суперечнiсть може бути розв'язана тiльки при застосуваннi принципово нового комплексного системного пiдходу до проектування iмпульсних модуляторiв. Необхiдно було створити нову потужну та швидкодiючу iнтегральну елементну базу, а на її основi напiвпровiдниковi iнтегральнi схеми - формувачi потужних наносекундних iмпульсiв (IС ФПНСI). Такий пiдхiд дозволяє виконати розробку i виготовити по комбiнованiй гiбриднiй i iнтегральнiй технологiї, ряд малогабаритних гiбридно-iнтегральних модулiв (ГIМ) iмпульсних модуляторiв пiдвищеної потужностi для спецiалiзованих РЕС ММДХ, якi експлуатуються в умовах дiї жорстких клiматичних i механiчних чинникiв.

Таким чином, розробка теоретичних положень та практичних результатiв по створенню iмпульсних модуляторiв на iнтегральнiй твердотiльнiй основi для технiки ММДХ є новим напрямком розвитку пристроїв радiотехнiки. Цi питання покладенi в основу дисертацiйної роботи, в якiй вирiшується науково-технiчна проблема створення якісно нових імпульсних модуляторів для спеціалізованих РЕС ММДХ з покращеними тактико-технiчними характеристиками, що має важливе народно-господарське значення.

Мета роботи. Розробка фiзико-технологiчних, схемотехнiчних i конструктивно-технологiчних основ створення напiвпровiдникових IС ФПНСI (iмпульсних модуляторiв) на нових потужних швидкодiючих напiвпровiдникових елементах (iнтегральних бiполярних n-p-n транзисторах, МДН транзисторах i дiодах з бар'єром Шотткi) та розробка на цiй базi ряду малогабаритних ГIМ iмпульсних модуляторiв, пiдвищеної потужностi, для генераторiв сучасних бортових спецiалiзованих РЕС ММДХ при їх експлуатацiї в жорстких умовах пiдвищеної дiї клiматичних i механiчних чинникiв, i якi могли б застосовуватися в iнших областях технiки дiапазону КВЧ (30...300 ГГц).

Основнi задачi дослiдження. Для досягнення мети вирiшувалися такi задачi:

1.Проведення комплексного аналiзу iснуючої елементної бази i цiлого ряду теоретичних i експериментальних дослiджень для створення фізико-технологічних та конструктивно-технологічних основ по розробцi i виготовленню нових потужних, швидкодiючих iмпульсних iнтегральних бiполярних n-p-n транзисторiв, МДН транзисторiв i дiодiв з бар'єром Шотткi, якi характеризуються робочими напругами не менше 50 В, струмом - до 1 A, часом перехiдних процесiв - не бiльше 10 нс.

2.Дослiдження фiзичних механiзмiв функцiонування потужних iнтегральних транзисторних i дiодних структур i розробка iмпульсних iнтегральних бiполярних i МДН транзисторiв, дiодiв з бар'єром Шотткi з необхiдними параметрами в активному режимi роботи в складi потужних напiвпровiдникових IС.

3.Розробка математичних моделей потужних iнтегральних транзисторних i дiодних структур з врахуванням фізичних ефектiв і конструктивно-технологічних рішень, якi суттєво впливають на їх високочастотнi i iмпульснi характеристики, визначення їх робочих характеристик, вибiр виду i типу.

4.Розробка методик, програм розрахункiв i оптимiзацiї конструкцiй потужних iмпульсних iнтегральних транзисторних i дiодних структур.

5.Розробка і виготовлення iнтегральних високовольтних i швидкодiючих структур n-p-n транзисторiв, МДН-транзисторiв з iндукованим p-каналом i дiодiв з бар'єром Шотткi для нового класу IС ФПНСI в твердотiльному виконаннi iз забезпеченням теплового режиму їх роботи в процесi експлуатацiї.

6.Розробка структурних, функцiональних i електричних схем iмпульсних модуляторiв.

7.Розробка i впровадження в серiйне виробництво конструкцiй, промислової технології виготовлення кристалiв IС ФПНСI i ГIМ iмпульсних модуляторiв на їх основi.

8.Розробка методики розрахунку оптимальної конструкцiї ударостiйких резисторів i проведення експериментальних дослiджень впливу конструктивно-технологiчних і експлуатаційних чинників на ударну стiйкiсть, структуру і фазовий склад товстоплiвкових резисторiв на основі срібло-паладієвих, рутенієвих і боридних паст, що широко застосовуються і серійно виготовляються, для обгрунтування їх застосування в ГIМ iмпульсних модуляторiв пiдвищеної потужностi ударостiйких РЕС.

9.Розробка конструктивно-технологiчних рiшень по збiльшенню мiцностi конструкцiй ГIМ для умов пiдвищених динамiчних дiй i циклiчних змiн температури.

10.Розробка нових матерiалiв, способiв виготовлення активних i пасивних елементiв, мiкросхем i мiкрозборок в цiлому для пiдвищення виходу придатних, продуктивностi i точностi виготовлення, стабiльностi параметрiв мiкроелектронних пристроїв, забезпечення їх працездатностi в жорстких умовах експлуатацiї.

11.Розробка медодiв наскрiзного автоматизованого проектування ГIМ МЕА.

Методи дослiдження. В роботi використано методи i основнi положення теорiй електричних мереж, фiзики напiвпровiдникових пристроїв, диференцiйного i iнтегрального числення, математичного i машинного моделювання, фiзики капiлярних сил, пружної деформацiї, а також елементи теорії множин, графів, оптімізації, вичислювальної математики, програмування, експерименти на ЕВМ. Основнi теоретичнi результати пiдтвердженi експериментально.

Зв'язок роботи з науковими планами, темами, програмами. Робота виконана у вiддiленнi мiкроелектронiки Львiвського науково-дослiдного радiотехнiчного iнституту. Наукові дослідження дисертаційної роботи проводилися у відповідності з тематичними планами iнституту по НДДКР i цiльових комплексних науково-технiчних програм, затверджених Мiнiстерством радiопромисловостi колишнього СРСР, Мiнiстерством машинобудування, вiйськово-промислового комплексу i конверсiї України i Мiнiстерством промислової полiтики України з 1980 по 1998 р. Зокрема:

-тема "Дослiдження шляхiв мiкромiнiатюризацiї iмпульсних модуляторiв для генераторiв РЕС мiлiметрового дiапазону довжин хвиль" (наказ Мiнрадіопрому вiд 30.12.88 № 759с);

-тема "Розробка і виготовлення напівпровідникових структур IС формувачiв потужних наносекундних iмпульсiв" (вказiвка Мiнрадіопрому вiд 25.12.89 № 865с);

-тема "Розробка і виготовлення напiвпровiдникової IС формувача потужних наносекундних iмпульсiв трапецiїдальної форми з довiльно регульованим нахилом вершини iмпульсу" (наказ Мiнрадіопрому вiд 27.12.89 № 877с);

-теми "Розробка і виготовлення ряду iмпульсних модуляторiв пiдвищеної потужностi для генераторiв дiапазону КВЧ"(№№ держреєстрацiї UA02002799P, 1992 р.; 0196U024259, 1996 р.; 0196U024270, 1996 р.; 0197U000001Т, 1997 р.; 0197U000008Т, 1997 р.);

-теми "Дослiдження стабiльностi товстоплiвкових резисторiв, виготовлених на серiйних пастах при дiї рiзноманiтних дестабiлiзуючих факторiв" (наказ Мiнрадіопрому від 10.04.84 № 201с і вiд 30.12.88 № 759с, №№ держреєстрацiї UA02002779Р, 1992 р.; UA02002785Р, 1992 р., UA02002789Р, 1992 р.; 0196U024262, 1996 р.).

Наукова новизна. Сукупнiсть результатiв дослiджень, наведених в данiй дисертацiйнiй роботi, є новий напрямок розвитку пристроїв радіотехніки, імпульсних модуляторів на новій твердотільній інтегральній основі - створення IС-формувачiв потужних наносекундних iмпульсiв трапеціїдальної форми з довільно регульованим нахилом вершини импульса і на їх базі малогабаритних гiбридно-iнтегральних модулiв iмпульсних модуляторiв підвищеної потужності сучасних бортових РЕС ММДХ, що працюють в жорстких умовах експлуатацiї, наукова новизна яких полягає в тому, що вперше:

1.Дослiджено фiзичнi механiзми функцiонування потужних iнтегральних транзисторних i дiодних структур i проведено комплексний аналiз можливостi створення нового класу IС-формувачiв потужних наносекундних iмпульсiв в твердотiльному виконаннi. Обгрунтовано можливiсть реалiзацiї вказаних схем на основi розроблених фізико-математичних моделей і конструктивно-технологічних рішень iнтегральних високовольтних структур n-p-n транзисторiв, МДН-транзисторiв з iндукованим p-каналом i дiодiв з бар'єром Шотткi.

2.Створено фізико-технологічні, схемотехнічні і конструктивно-технологічні основи розробки та виготовлення потужних швидкодіючих імпульсних інтегральних транзисторних і діодних структур. Для цього розроблено:

-математичні моделі, що адекватно описують ВАХ потужного iмпульсного iнтегрального бiполярного транзистора при переходi в режим омiчного квазiнасичення і розподіл густини струму в інтегральній діодній структурі з бар'єром Шотткi в режимi переходу до високого рiвня iнжекцiї неосновних носiїв заряду;

-методики, програми розрахункiв i оптимiзацiї топологiї потужних iмпульсних iнтегральних бiполярних транзисторiв та дiодiв з бар'єром Шотткi, що дозволило при заданiй величинi комутованої потужностi зменшити час перехiдних процесiв;

-новi методи фiксацiї режиму роботи потужних iнтегральних бiполярних транзисторiв, які дозволили усунути їх насичення.

3.Розроблено і практично реалізовано конструктивно-технологічне рішення, яке дозволило значно пiдвищити напругу пробою стоку горизонтального МДН-транзистора введенням в область каналу гальванiчно нез'єднаної областi, протилежної до пiдкладки типу провiдностi.

4.Створені напівпровідникові ІС формувачі потужних наносекундних імпульсів із забезпеченням роздiльного формування фронту i спаду iмпульсiв і розроблено схемотехніку, конструкції і промислову технологію виготовлення малогабаритних гібридно-інтегральних модулів імпульсних модуляторів підвищеної потужності для генераторів радіоімпульсних сигналів ММДХ бортових РЕС, які експлуатуються в умовах підвищеної дії кліматичних і механічних чинників.

5.Проведено теоретично-експериментальне обгрунтування застосування товстоплiвкових резисторiв в ГIМ ударостiйких РЕС. Розроблено методику визначення коефiцiєнта тензочутливостi матерiалу резисторiв i здійснено розрахунок оптимальної конструкцiї ударостiйкого резистора. Дослiджено вплив конструктивно-технологiчних і експлуатаційних чинникiв на ударну стiйкiсть, структуру і фазовий склад товстоплiвкових резисторiв на основі срібло-паладієвих (серія 4000), рутенієвих (серія 4400) і боридних паст (серія 0800), що серійно виготовляються, і розроблено рекомендації по їх застосуванню в ударостiйких РЕС.

6.Розроблено принципи, методики, математичні моделі, алгоритми для створення програмного забезпечення наскрізного автоматизованого проектування КД гiбридно-iнтегральних модулiв і розміщення лінійних розмірів на кресленнях конструкцій ГІМ, якi складають основу складних сучасних транспортних РЕС спецiального призначення, на базi бiблiотек типових конструкторсько-технологiчних рiшень (КТР). На вiдмiну вiд вiдомих, в основу даної методики закладено принцип роботи конструктора не з типовим графiчним зображенням рисункiв, а з типовими КТР, вибiр яких складає суть процесу конструювання.

Наукова i практична цiннiсть роботи:

1.За результатами дослiджень, розроблених методик, математичних моделей, програм розрахункiв i конструктивно-технологiчних рiшень вперше створено потужнi швидкодiючi iнтегральнi iмпульснi бiполярнi транзистори i дiоди з бар'єром Шотткi, якi забезпечують при заданiй величинi комутованої потужностi (Рiмп = 10...30 Вт) мiнiмальний час перехiдних процесiв (tфр Ј 10 нс).

2.Розроблена конструкцiя потужного швидкодiючого горизонтального МДН транзистора дозволила вперше реалiзувати в складi твердотiльної IС каскади на доповнювальних по типу провiдностi транзисторах i цим самим створити iнтегральнi неiнвертованi пiдсилювачi потужних наносекундних iмпульсiв (Рiмп і 10 Вт);

3.Розробленi елементна база, схеми електричнi, конструкцiї i технологiя дозволили вперше в промислових умовах виготовити напiвпровiдникові IС-формувачі потужних наносекундних iмпульсiв трапецiєвидної форми з довiльно регульованим нахилом вершини iмпульсу (Рiмп = 10...30 Вт; tiмп = 50...300 нс; tфр,tсп Ј 10 нс, дiапазон регулювання нахилу ± 50%).

4.Зроблено обгрунтування i подано розрахунок параметрiв теплового режиму роботи IС ФПНСI. Встановлено, що для забезпечення нормального режиму роботи схем з великою шпаруватiстю iмпульсiв середня температура i, отже, середня потужнiсть, яка видiляється в кристалi, повиннi розраховуватися з обов'язковим врахуванням величини iмпульсного перегрiву дифузiйних резисторiв (основного джерела тепла) i вона повинна бути меншою, нiж потужнiсть схем безперервного режиму роботи.

5.Вперше вирішена проблема твердотiльної iнтеграцiї гiбридно-iнтегральних модулiв iмпульсних модуляторiв пiдвищеної потужностi для генераторiв ММДХ, що дозволило зменшити їх критичнi показники маси i габаритiв в 3...5 раз.

6.Для забезпечення відтворюваності та стабільності резисторів в зовнішніх прецизійних колах імпульсних модуляторів вперше досліджено характер зміни номіналів товстоплівкових резисторів:

а)срібло-паладієвих в середовищі аргону і осушеного повітря. Встановлена причина низької стабільності резисторів (зменшення номіналів до 90%) в середовищі аргону, яке вміщує вільний водень, який відновлює PdO до Pd, що приводить до зменшення номіналу резистора і високої стабільності ( в середньому - до 2%) в середовищі осушеного повітря, яке рекомендоване для заповненя корпусів ГІМ в процесі виробництва (И2.25203.00023);

б)рутенієвих при багатократному (2-о і 3-и кратному) повторному впалюванні, яке дозволяє коректувати номінал резисторів на 50...80% в сторону зменшення. Встановлено, що зміна номіналів рутенієвих резисторів, які пройшли повторне впалювання не перевищує 0,6% після дії термоциклів і підвищеної температури;

в)з метою підвищення ступені інтеграції мікроплат ГІМ розроблено і досліджено технологічний процес виготовлення товстоплівкових резисторів на основі боридних паст на діелектричних шарах із пасти 3014. Встановлено, що для забезпечення знаходження боридних резисторів в експлуатаційному допуску ±10% достатнім є виробничий допуск ±8%.

7.Розроблені і рекомендовані для серійного багатономенклатурного виготовлення товстоплівкових резисторів мікроплат ГІМ:

а)електрохімічний метод і пристрій для підгонки резисторів на основі срібло-паладієвих паст в сторону зменшення їх номіналів, що дозволило збільшити вихід придатних на 20...30%;

б)метод повторного впалювання рутенієвих резисторів для коректування їх номіналів в сторону зменшення, що дозволило збільшити вихід придатних на 10...20%;

в)лазерний метод підгонки резисторів на основі срібло-паладієвих, рутенієвих і боридних паст в сторону збільшення номіналів. Запропоновано нову методику юстування вимiрювальних зондiв i лазерного променя автоматизованої установки типу "Гибрид-009", що пiдвищило продуктивнiсть працi в 2,7 рази.

8.Рекомендовано підкладки і розроблено конструкцiї ударостійких резисторів для виготовлення мікроплат і корпусiв потужних ГІМ, спосiб їх герметизацiї i запропонована методика розрахунку коефiцiєнта запасу мiцностi паяного шва пiдвищили надiйнiсть з'єднання корпус-кришка i забезпечили працездатнiсть в умовах дiї пiдвищених клiматичних чинникiв і механічних дій динамічних навантажень згідно групи 1.10 ГОСТ В20.39.304-76. Розроблена в складі корпусу конструкцiя фiльтра ланок живлення i керування iз застосуванням поглинаючих матерiалiв покращила електромагнiтну сумiснiсть мiкрозбoрок в ГIМ НВЧ дiапазону хвиль.

9.Розроблені методики, математичнi моделi i алгоритми, програмне забезпечення наскрiзного автоматизованого проектування конструкцiй ГIМ дозволили скоротити трудомiсткiсть розробки КД в 2,7...3,1 рази.

Новизна практичних розробок захищена авторськими свідоцтвами на винаходи (А.с.1748581, А.с.1660535, А.с.1452409. А.с.1545842, А.с.318664, А.с.320493, А.с.302312, А.с.1145827, А.с.287444, А.с.289850, А.с.1492309, позитивне рішення на видачу Держпатенту України за заявкою № 94042646).

Практична реалiзацiя результатiв роботи. Отриманi результати наукових i експериментальних дослiджень впровадженi в рядi НДДКР i виробiв у Львiвському науково-дослiдному радiотехнiчному iнститутi (ЛНДРТI) при проектуваннi i виготовленнi РЕС спецiального призначення на принципах комплексної мiкромiнiатюризацiї в рамках тематичних i виробничих планiв iнституту, державних i комплексно-цiльових науково-технiчних програм. Зокрема: Ігла-1, Ігла-2, Іней, Затвор, Ардон, Клейонка, Зубр, Візир, Структура-1, Сніг-2, Простор КМ, Брошь-2, Т6Л2, І-25, Перспектива, Простор-К, РЛ-632, Лук-1, Бук-1, 720Б.

Це дозволило:

-вирiшити складну центральну проблему твердотiльної iнтеграцiї гiбридно-iнтегральних джерел потужних наносекундних iмпульсiв для технiки ММДХ, що зменшило їх критичнi показники маси i габаритiв в 3...5 раз, пiдвищило технологiчнiсть i надiйнiсть, покращило тактико-технiчнi характеристики РЕС;

-збiльшити вихiд придатних ГIМ на 20...30%;

-скоротити трудомiсткiсть розробки КД в 2,7...3,1 рази;

-забезпечити працездатнiсть i експлуатацiю в складi спецiалiзованих РЕС в умовах впливу зовнiшнiх пiдвищених клiматичних i механiчних чинникiв;

-одержати економiчний ефект вiд впровадження 937 тис.грн. в рiк.

Окрiм цього, принципи i методики автоматизованого проектування КД ГIМ на основi бiблiотек типових КТР, математичнi моделi розмiрних сiток, методика i алгоритми розмiщення розмiрiв на кресленнях КД реалiзованi в програмно-методичному комплексi наскрiзного автоматизованого проектування гiбридно-iнтегральних НВЧ модулiв "РАПИРА-4МС", який знаходиться у промисловiй експлуатацiї в Львiвському НДРТI та на iнших пiдприємствах галузi.

Розробленi, на основi наукових i практичних результатiв, методи автоматизованої розробки КД модулiв i автоматизованого випуску креслень корпусiв i складальних одиниць в формi додаткiв схвалено експертно-технiчною радою представникiв провiдних пiдприємств галузi i впроваджено на пiдприємствах галузi у виглядi стандартiв:

-ОСТ4 ГО.010.224 "Модули СВЧ интегральные. Конструирование", додаток "Описание метода автоматизированной разработки конструкторской документации модулей" (с.80...114);

-ОСТ4 ГО.073.208 "Модули СВЧ интегральные. Автоматизированные методы выпуска конструкторской документации", додаток "Метод автоматизированного выпуска чертежей корпусов и сборочных чертежей интегральных модулей СВЧ в корпусах" (с.6...7).

В НВО "Карат" використано i впроваджено результати наукових i експериментальних дослiджень та довготривалих випробувань, наведених в дисертацiйнiй роботi.

Це дозволило покращити технiчнi характеристики i збiльшити вiдсоток виходу придатних матерiалiв з пiдвищеними до них вимогами для мiкроелектронних пристроїв РЕА спецiального призначення, яка експлуатується в умовах дiї пiдвищених теплових, клiматичних i механiчних чинникiв. Економiчний ефект вiд впровадження склав бiля 140 тис. грн. в рiк.

Монографiї "Технологические основы гибридных интегральных схем", Лв., вид. ЛДУ "Вища школа", 1977, 168 с. i "Сквозное автоматизированное проектирование микроэлектронной аппаратуры", М., вид. "Радио и связь", 1989, 280 с., в яких вiдображено результати наукових дослiджень автора дисертацiї, використовуються в учбовому процесi вищих навчальних закладiв.

Акти впровадження результатiв дисертацiйної роботи наведено в додатку Е.

Апробацiя роботи. Основнi результати дисертацiйної роботи доповiдалися i обговорювалися на науково-технiчних конференцiях i семiнарах: ХХIХ галузевiй науково-технiчнiй конференцiї НВО "Антей" (Москва, 1990); II мiжгалузевiй науково-технiчнiй конференцiї по ММХ (Львiв, 1990); Всесоюзному науково-технiчному семiнарi "Проектування i виготовлення МЕА, проблеми i перспективи" (Москва-Зеленоград, 1990); Мiжгалузевiй науково-технiчнiй конференцiї "Розповсюдження передового досвiду в областi конструювання РЕА методами комплексної мiнiатюризацiї" (Ленiнград, 1983); Всесоюзнiй науково-технiчнiй конференцiї "Проблеми iнтегральної електронiки НВЧ" (Ленiнград, 1984); Всесоюзнiй науково-технiчнiй конференцiї "Конструювання i технологiя мiкроелектронних пристроїв" (Рига, 1986); Мiжгалузевiй науково-технiчнiй конференцiї "Проектування i виготовлення МЕА, проблеми i перспективи" (Москва, 1983, 1985); Галузевiй науково-технiчнiй конференцiї "Спецiалiзована елементна база для РЕА" (Москва, 1989); III мiжгалузевому науково-технiчному семiнарi "Стан i перспективи розробки матерiалiв для ГIС" (Львiв, 1988); V Всесоюзнiй науково-технiчнiй конференцiї по "Кристалохiмiї iнтерметалiчних з'єднань"(Львiв, 1989); Мiжнароднiй науково-технiчнiй конференцiї "Досвiд розробки та застосування приладо-технологiчних САПР мiкроелектронiки" (Львiв, 1995); Мiжнароднiй науково-технiчнiй конференцiї "Сучаснi проблеми автоматизованої розробки i виробництва радiоелектронних засобiв та пiдготовка iнженерних кадрiв" (Львiв, 1994, 1996); VI Мiжнароднiй Кримськiй конференцiї "НВЧ технiка i телекомунiкацiйнi технологiї" (Севастополь, 1996); ХХ Conference of the International Society for Hybrid Microelectronics Poland Chapter (Jurata, 1996); Second International School-conference "Physical problems in material science of semiconductors" (Chernivtsi, 1997); IV Мiжнароднiй науково-технiчнiй конференцiї "Досвiд розробки та застосування приладо-технологiчних САПР мiкроелектронiки" (Львiв, 1997); III Мiжнароднiй науково-технiчнiй конференцiї "Мiкроелектронiка та iнформатика" (Москва- Зеленоград, 1997); на рядi науково-технiчних конференцiй Львiвського науково-дослiдного радiотехнiчного iнституту i Державного унiверситету "Львiвська полiтехнiка" (Львів, 1980-1998).

Особистий внесок здобувача полягає у розробцi нових теоретичних положень, методик моделювання, розрахунку, оптимiзацiї,проектування та способiв виготовлення нового класу потужних радiоелектронних пристроїв наносекундних iмпульсiв - iмпульсних модуляторiв на твердотiльнiй iнтегральнiй основi для сучасної технiки ММДХ. Бiльшiсть основних результатiв дослiджень, якi лягли в основу розробки фiзико-технологiчних, схемотехнiчних i конструктивно-технологiчних рiшень та iдей по їх iнтерпретацiї для реалiзацiї цих пристроїв належать автору дисертацiї, як науковому керiвнику i головному конструктору ряду НДДКР. Основна частина iз них виконана i опублiкована самостiйно [5, 7, 8, 18, 20, 34, 49, 51, 52, 58-60].

В теоретичних i експериментальних дослiдженнях, виконаних у спiвавторствi згiдно з наведеним списком основних публiкацiй[1-4, 6, 9-17, 19, 21-33, 35-48, 50, 53-57], дисертант брав участь у постановцi задач дослiджень i визначеннi методiв їх рiшення, виконаннi теоретичних розрахункiв, в проведеннi вимiрювань, аналiзi та iнтерпретацiї результатiв. Автор брав безпосередню участь на всiх етапах впровадження у виробництво отриманих результатiв i пiдготовцi публiкацiй. Висновки i положення, що складають суть дисертацiї, сформульованi автором особисто.

Публiкацiї. Результати дисертацiї опублiковано в 78 друкованих роботах, в тому числі 2 монографіях, 12 авторських свiдоцтвах i патенті на винаходи, 32 статтях в фахових реферованих наукових журналах (iз них 6 опублiковано без спiвавторiв), 1 статті депонованій, 31 тезі і доповідях науково-технiчних конференцiй, шкiл i семiнарiв (із них 6 опубліковано без співавторів), 2 галузевих стандартах.

Структура i обсяг роботи. Дисертацiйна робота складається iз вступу, 5 розділів, основних результатiв i висновкiв, списку лiтератури iз 337 найменувань, викладених на 40 с. та вмiщує 472 сторiнки (із них 275 сторінок основного машинописного тексту дисертації), 90 рисункiв на 82 с., 14 таблиць на 16 с., а також 5 додаткiв на 59 с.

ОСНОВНИЙ ЗМIСТ РОБОТИ

У вступi дисертацiї подана загальна характеристика роботи, показанi актуальнiсть теми i доцiльнiсть проведення дослiджень, сформульованi мета i основнi задачi дослiджень, коротко описанi об'єкти i методи дослiджень, зв'язок роботи з науковими темами, висвiтленi наукова новизна, наукова i практична цiннiсть роботи, реалiзацiя та впровадження отриманих результатiв, сформульованi науковi положення, що виносяться на захист, наведенi данi про апробацiю наукових результатiв, вiдзначено особистий вклад автора, кiлькiсть публiкацiй та структуру i обсяг дисертацiйної роботи.

Перший розділ присвячений аналiзу проблеми створення потужних iмпульсних iнтегральних схем наносекундного дiапазону. Наводиться характеристика потужних iмпульсних схем наносекундного дiапазону, розглянуто елементну базу - дискретнi iмпульснi транзистори i дiоди великої потужностi.

Показано, що на вiдмiну вiд дискретних приладiв, елементна база напiвпровiдникових IС в областi потужної наносекундної технiки характеризується суттєвими обмеженнями. Основними серед них є:

-неможливiсть реалiзацiї в складi єдиного напiвпровiдникового кристалу потужних швидкодiючих бiполярних транзисторiв доповнювального типу провiдностi;

-суттєвий вплив на швидкодiю елементiв паразитиних ємностей iнтегральної структури;

-планарне розташування всiх електродiв iнтегральних елементiв, i отже, обмеженiсть у виборi конструктивних рiшень, а також значнi i нерiвномiрнi величини опорiв областей структури елементiв;

-вплив на характеристики iнтегральних елементiв паразитних транзисторних структур, утворених iзолюючими p-n переходами;

-обмежене тепловидiлення в кристалi IС;

-обмежена фiзичною площею кристалу ступiнь iнтеграцiї потужних елементiв.

Метою поданого в розділі огляду конструктивно-технологiчних особливостей елементної бази потужних iмпульсних схем є аналiз можливих шляхiв реалiзацiї проблеми, що вирiшується, а також конкретизацiя концепції напрямку дослiджень.

Основними ключовими елементами iмпульсних пристроїв наносекундного дiапазону на даний час є бiполярнi транзистори.

На вiдмiну вiд дискретних приладiв, конструкцiю iнтегральних транзисторiв визначає не тiльки геометрiя емiтерного переходу, але i спосiб виводу на поверхню кристалу колекторного електроду. "Схований" i вертикальнi шари, що застосовуються в iнтегральних транзисторах, дозволяють значно зменшити опiр колекторної областi. Однак для транзисторiв великої потужностi, що характеризуються значними площами, задача зменшення колекторного опору вимагає застосування великої кiлькостi контактiв до колектора, що ще збiльшує площу транзистора. Внаслiдок безпосередньої залежностi величин бар'єрних ємностей транзистора вiд його площi, задача визначення оптимальної топологiї iнтегрального потужного швидкодiючого транзистора стає першочерговою.

Окрiм часової затримки ємнiсного характеру, швидкодiю iмпульсних бiполярних транзисторiв визначають процеси розсмоктування заряду неосновних носiїв в режимi насичення.

На основi комплексного вирiшення проблеми отримання доповнювальних по типу провiдностi транзисторних структур та забезпечення їх швидкодiї, в роботi обгрунтована необхiднiсть вiдмови вiд широко застосовуванного методу введення в структуру додаткових центрiв рекомбiнацiї неосновних носiїв. Прийняте рiшення дозволило ввести в склад IС, що характеризується високими iмпульсними параметрами, МДН транзистор з iндукованим p-каналом. Розглянуто основнi проблеми, пов'язанi з реалiзацiєю на МДН транзисторах в складi IС необхiдної швидкодiї i потужностi. Ставиться задача розробки конструкцiї високовольтного горизонтального МДН транзистора.

Iмпульснi схеми передбачають широке використання дiодiв. Високi зворотнi напруги, великi рiвнi комутованих струмiв, малий час вiдновлення зворотньої провiдностi - основнi параметри дiодiв, якi застосовуються в потужних iмпульсних схемах наносекундного дiапазону.

Проведений аналiз основних дiодних структур IС, обгрунтована необхiднiсть застосування дiодiв з бар'єром Шотткі.

Розглянуто основнi проблеми, пов'язанi з iнтеграцiєю потужних iмпульсних дiодiв. Нерiвномiрнiсть розподiленого опору дiодної структури, що є наслiдком планарного розташування електродiв, приводить до перерозподiлу струму в межах площi випрямлювального контакту. Останнє ускладнює вирiшувану в роботi задачу розробки структури потужних iмпульсних iнтегральних дiодiв з бар'єром Шотткi.

Вирiшальним фактором, який дозволяє розглядати проблему розробки IС формувачiв потужних наносекундних iмпульсiв як таку, що принципово реалiзується, є режим роботи вказаних пристроїв переважно з великою шпаруватiстю коротких iмпульсiв. Критерiєм короткочасностi iмпульсiв в даному випадку є незначна за час дiї iмпульсу, в порiвняннi з дiєю аналогiчної безперервної потуж ностi, теплова релаксацiя елементiв та IС в цiлому. Дана обставина, разом з принципово некритичним середнiм тепловидiленням за перiод проходження iмпульсiв, дозволяє передбачити можливiсть створення потужних iмпульсних пристроїв в монолiтному виконаннi.

В другому розділі вирiшуються задачi розробки елементiв iнтегральних структур для швидкодiючих пристроїв великої iмпульсної потужностi (потужних імпульсних інтегральних n-p-n і p-канальних МДН транзисторів, діодів з бар'єром Шотткi).

Залежнiсть швидкодiї потужних iнтегральних n-p-n транзисторiв вiд величини густини струму у них носить екстремальний характер. При низькiй густинi струму перехiднi процеси визначаються в основному часом перезаряду бар'єрних ємностей структури, i значить, з ростом струму постiйна часу перехiдного процесу зменшується. При густинi струму в колекторi вище критичної транзистор переходить в область омiчного квазiнасичення, для якої характерним є нагромадження заряду неосновних носiїв, i як наслiдок, зниження швидкодiї.

Поставлена мета досягається фiксацiєю робочої точки транзистора за межами областi квазiнасичення, а так як остання визначається опором немодульованого шару колектора, то було розроблено:

-математичну модель, яка дозволяє аналiтично визначити ВАХ областi омiчного квазiнасичення для iнтегрального транзистора з розподiленими параметрами структури;

-методику i визначено топологiю транзисторної структури, яка характеризується мiнiмальними значеннями паразитних ємностей i опору немодульованого шару колектора;

-нові методи фiксацiї робочої точки транзистора за межами областi квазiнасичення.

Наведений в роботi аналiз розподiлу густини струму в тримiрному просторi областi колектора дозволяє визначити максимальне значення спаду напруги на опорi колектора iнтегрального транзистора як

,

де Uк - максимальне значення спаду напруги на опорi колектора iнтегрального транзистора при струмi I; с - константа, яка визначається iз трансцендентного рiвняння ; Rм - повний опiр емiтерної металiзацiї; Sе - площа емiтерних областей; Rscш - поверхневий опiр "схованого" шару; i - вiдповiдно, питомий опiр i товщина високоомного шару колектора пiд базою; к < 1 - коефiцiєнт; m - коефiцiєнт неiдеальностi емiтерного переходу; - температурний потенцiал; b, о3 - геометричнi розмiри для транзисторної структури з одностороннiм контактом до колектора.

Поряд з найпростiшою структурою поданi iншi конструкцiї iнтегральних транзисторiв, якi найчастiше застосовуються. Задача визначення оптимальної топологiї полягає у виборi типу конструкцiї, кiлькостi емiтерних областей (n) i геометричних розмiрiв структури, якi забезпечують при заданому робочому струмi мiнiмальне значення функцiї Y i спаду напруги Uк, де - функцiя, що характеризує вплив бар'єрних ємностей iнтегрального транзистора на його швидкодiю (si, , li - відповідно, площа, усереднена питома бар'єрна ємність і відносний коефіцієнт впливу величини цієї ємності на часові параметри транзистора). Для всiх типiв конструкцiй знаходяться рiшення трансцендентних залежностей Uк=f(Y,I,n). Конструкцiя, для якої напруга Uк в точцi екстремуму dUк/dn=0 мiнiмальна, вважається оптимальною. Для оптимальної конструкцiї проводиться розрахунок довжини емiтерних областей та iнших геометричних розмiрiв транзистора. Наведено програму i масив результатiв розрахунку для конкретного прикладу.

Фiксацiя робочої точки транзистора за межами областi омiчного квазiнасичення забезпечується ключовим елементом, який шунтує емiтерний перехiд транзистора i який управляється струмом в колi колектора i напругою на колекторi. В якостi ключових елементiв фiксацiї використовуються n-p-n транзистори, ПТ з управляючим p-n переходом, в колах управлiння - латеральнi p-n-p i МДН транзистори. Розроблено конкретнi нові схеми фiксацiї робочої точки потужних iмпульсних транзисторiв. В бiльшостi випадкiв визначальним фактором у виборi методу є можливiсть його реалiзацiї в складi IС, вiдтворюванiсть параметрiв схеми, її технологiчнiсть.

Розглянуто питання створення потужних iмпульсних каскадiв на МДН транзисторах з iндукованим p-каналом. В складi напiвпровiдникової IС останнi не тiльки доповнюють бiполярнi n-p-n транзистори по типу провiдностi, але i, характеризуючись вiдсутнiстю нагромадження неосновних носiїв i малою прохiдною ємнiстю, вiдкривають новi можливостi в розробцi iмпульсних схем.

Показано, однак, що низькi значення максимально допустимої напруги i величини робочого струму горизонтальних МДН транзисторiв не забезпечують можливостi створення потужних iмпульсних каскадiв. Потужнi МДН транзистори, наприклад D-МОН i V-МОН прилади, технологiчно несумiснi з структурою бiполярних IС, та їх застосування в складi останнiх неприйнятне.

Причиною низьких максимально допустимих напруг горизонтального МДН транзистора є модуляцiя полем заслону ширини збiдненої областi стоку i рiст на поверхнi пiдкладки напруженостi електричного поля. В роботi запропоновано нову конструкцiю, технологiчно сумiсну з бiполярними структурами, високовольтного горизонтального МДН транзистора.

Для зменшення ефекту модуляцiї заслоном напруги пробою p-n переходу стоку запропонований транзистор мiстить в областi канала роздiльне кiльце, протилежного до пiдкладки типу провiдностi. Роздiльне кiльце, яке знаходиться на такiй вiддалi вiд стоку, що не перевищує ширини областi просторового заряду, формує вторинну область просторового заряду, що зменшує напруженнiсть поля пiд заслоном. Дослiджується залежнiсть напруги пробою стiк-пiдкладка запропонованої конструкцiї транзистора вiд параметрiв i геометрiї напiвпровiдникової структури.

Обмеження робочого струму в МДН транзисторi визначається великою величиною залишкової напруги у вiдкритому станi. Запропонована конструкцiя складового p-канального транзистора при заданiй залишковiй напрузi в десятки раз збiльшує величину робочого струму на одиницю площi структури.

Розробленi конструкцiї p-канальних МДН транзисторiв дозволили створити на їх основi ключi-iнвертори для iнтегрального формувача потужних наносекундних iмпульсiв.

Вирiшується задача розробки потужних iмпульсних iнтегральних дiодiв з бар'єром Шотткi (ДШ).

Функцiя залежностi швидкодiї ДШ вiд густини струму, який проходить через бар'єр, має максимум, що дозволяє для кожного конкретного випадку визначити оптимальний режим роботи. Так при низьких густинах струму переважає ємнiсна складова часу затримки сигналу, при великих - складова, що визначається iнжекцiєю i нагромадженням неосновних носiїв заряду.

Для цього розроблена математична модель ДШ, яка враховує ефекти, пов'язанi з iнжекцiєю неосновних носiїв заряду та описує режим переходу до високого рiвня iнжекцiї, що забезпечує можливiсть оптимiзацiї конструкцiї iнтегрального дiода з розподiленою структурою.

Особливiстю дiодiв, виконаних в складi напiвпровiдникових IС є, викликана планарним розташуванням електродiв, нерiвномiрнiсть розподiленого опору структури. В результатi цього спостерiгається перерозподiл густини струму, що значно ускладнює задачу вибору оптимального режиму роботи i розрахунку геометрiї дiоду.

Задавши максимальну густину струму через бар'єр, при якiй iнжекцiя i нагромадження неосновних носiїв незначнi, в роботi ставиться задача визначення типу конструкцiї i геометричних розмiрiв дiода, що забезпечують мiнiмальну ємнiсть структури.

Проведений аналiз струморозподiлу в iнтегральнiй структурi ДШ дозволяє визначити максимальну густину струму Jm

,

де I - величина струму через дiод; - константа, яка визначає електрофiзичнi параметри дiодної структури; Rscш - поверхневий опiр областi "схованого" шару; i h - вiдповiдно, поверхневий опiр i товщина епiтаксiального шару; a i b - геометричнi розмiри випрямлювального контакту метал-напiвпровiдник для найпростiйшої структури з одностороннiм контактом до епiтаксiального шару.

Тодi геометричні розміри, які забезпечують мiнiмальну ємнiсть структури дiоду, визначаються із виразу

,

де , - вiдповiдно, питома усереднена ємнiсть випрямлювального контакту i вiдносний коефiцiєнт впливу цiєї ємностi на швидкодiю дiоду; , .. - аналогiчнi параметри для ємностi дiоду на пiдкладку; о1, о2 - геометричнi розмiри структури.

Поряд з найпростiйшою структурою наводяться розрахунковi формули для iнших найбiльш часто застосовуваних конструкцiй iнтегральних дiодiв. Вирiшуючи наведенi трансцендентнi залежностi для всiх типiв конструкцiй дiодiв, знаходиться конструкцiя для якої при a=aопт ємнiсть структури мiнiмальна.

Наведено програму i масив результатiв розрахунку для конкретного прикладу. Пропонується конструкцiя потужного iмпульсного iнтегрального ДШ, який характеризується високою рiвномiрнiстю густини струму. Ефект досягнуто дякуючи роздiленню площi випрямлювального контакту на окремi модулi, що з'єднуються вирiвнювальними резистивними областями.

Розглянуто iнжекцiю неосновних носiїв iз охоронних кiлець - областей p-n переходiв, створених по периферiї контакту метал-напiвпровiдник з метою усунення краєвих ефектiв. Запропоновано конструкцiю високовольтного ДШ з "неiнжектуючим" кiльцем, яка вирiшує проблему створення iнтегрального дiоду з низьким коефiцiєнтом передачi струму паразитної транзисторної структури, утвореної iзолюючим p-n переходом.

В третьому розділі наведенi результати розробки i виготовлення напiвпровiдникової iнтегральної схеми формувача потужних наносекундних iмпульсiв (IС ФПНСI) на основi практичної реалiзацiї наведених в роздiлах 1 i 2 дослiджень.

IС ФПНСI призначена для формування iмпульсiв трапецiїдальної форми з довiльно регульованою вершиною iмпульсу. Структурна схема IС-формувача наведена на рис.1.

Рис. 1. Структурна схема ІС ФПНСІ.

Вхiдний пiдсилювач-iнвертор 1 призначений для пiдсилення iмпульсiв додатньої полярностi амплiтуди 2,4...5 В до рiвня, достатнього для управлiння пiдсилювачом-iнвертором зi схемою обмеження амплiтуди iмпульса 2. Iмпульс додатньої полярностi з регульованою амплiтудою Е0 = 10...40 В з пiдсилювача-iнвертора 2 поступає в iнтегруючо-диференцююче коло, призначене для формування нахилу вершини iмпульса. Iнтегруюча i диференцююча складовi поступають на емiтернi повторювачi 4, 5. Iмпульс трапецiїдальної форми з регульованим на суматорi RS нахилом вершини, фiксується за тривалiстю формувачом спаду 3. Генератор струму 6 призначений для формування iмпульсу струму вiд'ємної полярностi, який повторює за формою iмпульси напруги, що поступають на його вхiд.

Запропоновано принцип роздiльного формування фронту i спаду iмпульсiв. Для отримання потрiбних параметрiв спаду вихiдного iмпульсу, його формування реалiзовано схемою, яка складається з перемикача струму з iмпульсним джерелом струму, формувача iмпульсу "зриву" i ключового каскаду.

Основнi технiчнi характеристики IС ФПНСI: полярнiсть iмпульсiв, що формуються: напруги - додатня, струму - вiд'ємна; максимальна амплiтуда iмпульсiв, якi формуються: напруги 40 В,струму 0,6 А; тривалiсть iмпульсiв 50...300 нс; тривалiсть фронту i спаду не бiльше 10 нс; щiльнiсть iмпульсiв не менше 30; дiапазон регулювання нахилу вершини iмпульса ±50%; дiапазон регулювання амплiтуди iмпульса напруги 10...40 В; управлiння -стандартними логiчними рiвнями сигналiв цифрових IС ТТЛШ додатньої полярностi; напруга живлення + 50 В, - 5 В; потужнiсть розсiювання: iмпульсна, не бiльше 100 Вт; постiйна, не бiльше 3 Вт. Розмiр кристалу IС (2,6х3) мм. Конструктивний тип виконання 4.

Кiлькiсть ключових елементiв, якi входять в склад кристалу IС з максимальними iмпульсними струмами 300 мА - 10 шт., 600 мА- 3 шт. Загальний рiвень iнтеграцiї - приблизно 100 елементiв на кристал.

Основними ключовими елементами IС є розробленi на основi нових конструктивно-технологiчних рiшень iмпульснi бiполярнi n-p-n транзистори з робочими струмами вiд 10 до 600 мА. Конструкцiя бiполярних транзисторiв - зустрiчно-штирова. Отримання потрiбних характеристик транзисторiв досягнуто за допомогою охоронних кiлець, якi, не погiршуючи частотних i пiдсилювальних властивостей, дозволили забезпечити пробивну напругу колекторного переходу 80...100 В. Кiльця сформованi областями бази "пасивної".

Використання запропонованих нових схемотехнiчних рiшень, якi виключають режим насичення потужних бiполярних n-p-n транзисторiв, i вiдмова вiд дифузiї золота, яка традицiйно застосовується з метою пiдвищення швидкодiї бiполярних IС, дозволили застосувати в розглянутiй IС ФПНСI розробленi новi конструкцiї швидкодiючих високовольтних МДН транзисторiв з iндукованим p-каналом, як доповнюючого типу провiдностi.

Особливiстю IС ФПНСI є широке використання запропонованих оригiнальних конструкцiй дiодiв з бар'єром Шотткi. Вiдсутнiсть iнжекцiї неосновних носiїв заряду в дiодi Шотткi визначає його високу швидкодiю, а використанi в структурi дiода, аналогiчно до транзисторiв, охороннi кiльця, забезпечують високi значення пробивних напруг.

IС реалiзована по сумiщенiй кремнiєвiй технологiї виготовлення iнтегральних бiполярних n-p-n i p-канальних МДН транзисторiв, дiодiв з бар'єром Шотткi. Iзоляцiя елементiв IС - зворотньо-змiщеним p-n переходом. Перерiз структури IС показано на рис.2. Наведена технологія виготовлення кристалiв IС.

.

Рис. 2. Переріз структури ІС ФПНСІ.

Розроблена IC ФПНСI може використовуватися в якостi iмпульсних модуляторiв, коли необхiдно забезпечити формування iмпульсiв струму з амплiтудою не бiльше 0,6 А. Область застосування - лазерна i медична технiка, пристрої магнiтоелектронiки, генератори РЕС ММДХ та iншi.

В четвертому розділі розглянуто схемотехнiчнi i конструкторсько-технологiчнi розробки малогабаритних гiбридних iнтегральних модулiв (ГIМ) iмпульсних модуляторiв пiдвищеної потужностi (забезпечення iмпульсiв струму з амплiтудами 1...15 А) за перспективною комбінованою гiбридною і iнтегральною технологiями на основi створеної IС ФПНСI для генераторiв ММДХ спецiалiзованих РЕС рiзноманiтного транспортного бортового базування, якi працюють в жорстких умовах експлуатацiї.

Такий ГIМ, функцiональна схема якого зображена на рис.3, мiстить IС-формувача, IС-управлiння, вихiдний пiдсилювач.

.

Рис. 3.