Комбинированной выработки

ных окон к базовым и эмиттерным областям, шестой — для образования первого уровня металлизации, седьмой— для формирования переходных окон из первого слоя металлизации во второй, восьмой — для образования второго уровня металлизации. Такое число фотошаблонов необходимо, но в ряде случаев недостаточно для некоторых типов биполярных ИМС. Например, для уменьшения коллекторного сопротивления формируют высоколегированную область между скрытым слоем и коллекторным контактом, что увеличивает число фотошаблонов на один. Необходимое число фотошаблонов может превысить обязательное вдвое. Вид изоляции в основном определяет конкретную схему ТП. Поэтому классификационным признаком принято считать вид изоляции компонентов. По данному признаку биполярные ИМС подразделяют на ИМС с изоляцией /?-п-переходом, ИМС с комбинированной изоляцией и ИМС с полной диэлектрической изоляцией. Каждый из видов изоляции имеет множество разновидностей и модификаций.

На 3.15 приведена последовательность формирования ИМС методом VIP. Данный метод отличается от предыдущих способами травления и заполнения канавок. Травление канавок осуществляют путем анизотропного травления кремния определенной кристаллографической ориентации (в данном случае используется ориентация 110). Как видно из 3.15, форма канавок под изолирующие области обеспечивает более высокую плотность компоновки. Однако способ заполнения канавок путем нанесения поликристаллического кремния с последующим его сошлифовыванием не обеспечивает хорошей технологичности в целом. Повысить плотность компоновки в элементах ИМС с комбинированной изоляцией можно, используя метод щелевой изоляции, согласно которому производят травление узкой щели в структуре со сплошным скрытым п+-слоем и последующее ее заполнение за счет оксидирования боковых стенок.

74. Транзистор биполярной ИС с комбинированной изоляцией: 1 — область эмиттера п -типа, 2 — область базы р-ти-па, 3 — область коллектора /7-типа, 4 — локально выращенный "толстый" оксид, 5 — изолирующий ^ " р-п-переход, 6 — металлизации

В БИС на биполярных транзисторах используются сверхбыстродействующие логические элементы в виде одно-или двухступенчатых токовых ключей (ЭСЛ, МЭСЛ, ЭФЛ), логические элементы среднего и высокого быстродействия (ТТЛ, ТТЛШ, И2Л, И3Л) [2, 4, 5]. Для повышения плотности компоновки элементов на кристалле широко используются различные виды изоштанарной технологии, КИД-технология [1,3] и ее модифицированный вариант ( 2.5) с комбинированной изоляцией полупроводниковых областей и «пристеночными» эмиттерами. Интересной особенностью КИД-структур является использование высоколегированной свободной поверхности кристалла (материал п+-типа) в качестве шины источника питания + ?/„п-

Основным методом изоляции элементов современных биполярных микросхем является метод комбинированной изоляции, сочетающий изоляцию диэлектриком (диоксидом кремния) и р-п переходом, смещенным в обратном направлении. Существует большое число конструктивно-технологических разновидностей биполярных микросхем с комбинированной изоляцией. Широкое распространение получили микросхемы, создаваемые по изопланарной технологии.

Разновидности транзисторов с комбинированной изоляцией различаются прежде всего конструкциями боковых изолирующих областей и технологией их изготовления. На 3.6, а более подробно, чем на 3.5, показан поперечный разрез изолирующей области изопла-нарного транзистора (указаны размеры в микрометрах). Он соответствует ширине отверстия 1 мкм в маске из нитрида кремния (см.

В рассмотренном транзисторе по сравнению с изопланарным достигается уменьшение толщины эмиттера и базы, расстояния от края эмиттерного перехода до базового контакта, сопротивления пассивной базы, площади и барьерной емкости коллекторного р-п перехода, т. е. он характеризуется более высокой граничной частотой и меньшей площадью. На 3.12 приведена структура транзистора (с комбинированной изоляцией), в которой используются два слоя поликристалличе-ского кремния. Первый слой / /?+-типа обеспечивает омический контакт к базовой области. При изготовлении транзистора этот слой служит источником акцепторных примесей, диффундирующих в пассив, ные области базы р+-типа и уменьшающих их удельное сопротивление. Второй слой 2 легирован донорами. Он наносится после частичного

Топологический чертеж и структура горизонтального транзистора с комбинированной изоляцией представлены на 3.13, а, б соответственно. Транзистор размещен в кармане л-типа, содержит скрытый слой л+-типа и изолирован с боковых сторон диоксидом кремния подобно п-р-п транзистору на 3.5, д. Базовой областью служит эпитаксиальный слой л-типа. Эмиттерную и коллекторную области р-типа форми-" руют одновременно с базовой областью п-р-п транзистора, а базовую контактную область л+-типа — одновременно с его эмиттерной областью. Базовая область л-типа и коллекторная 6)

Элементы Шотки-транзисторной логики (ШТЛ) подобно элементам И'-Л выполняют функцию инвертора с одним входом и несколькими изолированными друг от друга выходами, соединяемыми с выходами других элементов для выполнения логической операции И. Эквивалентная схема элемента ШТЛ представлена на 7.31, а, а его структура с комбинированной изоляцией (см. §3.2) —-на 7.31,6. Здесь используется одноколлекторный п-р-п транзистор, эмиттер которого (в отличие от элементов И2Л) расположен сверху. Диоды Шотки в коллекторе образуют выходные цепи, а диод Шотки в базе, подключенный параллельно коллекторному р-п переходу, ограничивает его прямое напряжение и уменьшает избыточный заряд неосновных носителей в режиме насыщения, т. е. время рассасывания (см. § 3.4).

3.2. Транзисторы с комбинированной изоляцией ...... 55

Монтажные провода общего применения выпускаются обычно с медными лужеными жилами с волокнистой, пластмассовой и комбинированной изоляцией в капроновой оболочке или без нее и предназначены для работы при переменном напряжении до 1000 В в диапазоне температур от —50 до +70 °С.

Для комбинированной выработки тепловой и электрической энергии предназначены ТЭЦ, которые сооружаются в пределах крупных городов или промышленных районов. Дальность снабжения по технологическому пару составляет в среднем 1—2 км (до 8—10 км), а теплоснабжение по горячей воде — 5—8 км (до 35 км). На ТЭЦ устанавливаются теплофикационные турбины типа Т (Т-50/60-130, Т-110/120-130-4, Т-180/210-130-2, Т-250/300-240-2), типа ПТ (ПТ-60/75-90/13, ПТ-60/75-130/13, ПТ-80/100-130/13, ПТ-50/60-130/7, ПТ-135/165-

Эта проблема может быть решена двумя способами. Во-первых, для комбинированной выработки электро- и тепловой энергии используют атомные теплоэлектроцентрали (аналогично ТЭЦ на органическом топливе). Для этого во втором контуре АТЭЦ с реактором ВВЭР конденсационную турбину заменяют турбиной с теплофикационными отборами.

Электростанции, предназначенные для комбинированной выработки электрической энергии и отпуска пара, а также горячей воды тепловому потребителю имеют паровые турбины с промежуточными отборами пара или с противодавлением. На таких установках теплота отработавшего пара частично или даже полностью используется для теплоснабжения, вследствие чего потери теплоты с охлаждающей подои сокращаются или вообще не существуют (на установках с турбогенераторами с противодавлением). Однако доля энергии пара, п]образованная в электрическую, при одних и тех же начальных параметрах на установках с теплофикационными турбинами ниже, чем на установках с конденсационными турбинами. Теплоэлектростанции, на которых отработавший пар наряду с выработкой электроэнергии используется для теплоснабжения, называют теплоэлектроцентралями (ТЭЦ). Обычно ТЭЦ строят вблизи потребителя теплоты — промышленных предприятий или жилых массивов, если ТЭЦ предназначены для теплофикации города (района).

Централизованное теплоснабжение на базе комбинированной выработки теплоты и электрической энергии имеет большие преимущества: обеспечивает основную долю потребности в теплоте промышленного и жилищно-коммунального хозяйства, уменьшает расходование топливно-энергетических ресурсов, а также материальных и трудовых затрат в системах теплоснабжения.

Централизованное теплоснабжение на базе комбинированной выработки тепла и электрической энергии имеет большие преимущества: обеспечивает основную долю потребности в тепле промышленного и жилищно-коммунального хозяйства, уменьшает расходование топливно-энергетических ресурсов, а также материальных и трудовых затрат в системах теплоснабжения.

Под принудительной разгрузкой подразумевается частичный или полный переход от комбинированной выработки электроэнергии и теплоты к раздельной, т. е. на теплоснабжение потребителей через редукционно-охладительное устройство (РОУ) путем дросселирования острого пара. Такая разгрузка ТЭЦ связана со значительным ухудшением ее экономичности и может применяться только по исчерпании регулировочных возможностей конденсационных энергоблоков. Ранее, когда развитие энергосистем осуществлялось главным образом за счет ввода тепловых электростанций на органическом топливе, такая разгрузка ТЭЦ приводила к значительному перерасходу топлива и экономически не оправдывалась. Од-

чительное уменьшение капитальных вложений на ТЭЦ при небольшом уменьшении экономии топлива от комбинированной выработки электроэнергии и теплоты. Потребная производительность пиковых котлов определяется по значению коэффициента промышленной теплофикации аи, равного отношению количества теплоты пара, отдаваемой из отборов турбин, к максимальному отпуску ее от ТЭЦ:

В турбоагрегатах, предназначенных для одновременной выработки электроэнергии и теплоты заданных параметров, используется принцип комбинированной выработки энергии, основанный на теплоснабжении частично отработавшим паром.

начальных давлений пара 12,7 и 23,5 МПа. Чем ниже давление потребляемого пара, тем выше значения ап.0пт- Это обусловлено тем, что с понижением давления отбираемого пара эффективность комбинированной выработки возрастает.

Из формулы (2.39) очевидно, что увеличение значений /пр.р ВЫШе /пртах ВОЗМОЖНО только за счет снижения коэффициента теплофикации, т. е. за счет уменьшения комбинированной выработки электроэнергии и теплоты.

госберегающие мероприятия, как переход с паровозов на электровозы и тепловозы, увеличение единичной мощности и повышение параметров ТЭС, получили быстрое развитие централизация теплоснабжения на базе комбинированной выработки электроэнергии и тепла, использование газа и нефтетоплива у широкого круга потребителей.