發(fā)展情況 與分立元件電路相比，集成電路在設計上具有若干有利條件。由于所有器件是在一個很小的芯片上同時制造出來，其特性十分一致，而且元件參數具有高的比例精度。線性電路通常需要在一個電路中使用不同類型的器件，因而難以集成，初期發(fā)展緩慢。1964年，制成橫向PNP晶體管,對線性集成電路的發(fā)展起了重要的作用。這是用一個環(huán)狀的P型擴散區(qū)作集電極,用環(huán)中另一個P型擴散區(qū)作發(fā)射極。這種結構能與標準的NPN晶體管同時制造，為實現雙極型互補電路創(chuàng)造了條件。1966年，第一個高性能的通用運算放大器問世。它在電路中應用靈活,體積很小,促進了電子學的迅速發(fā)展。60年代后期，各種線性電路獲得廣泛應用。70年代，各種高精度的數-模和模-數轉換器成為數字技術和微處理機在信息處理、過程控制等領域里推廣應用的關鍵器件。
線性電路方面的一個新進展是采用 MOS工藝制造音頻濾波器。其原理是開關電容法，即用開關將電容器交替接至電路中不同的電壓節(jié)點來傳輸電荷，從而產生等效電阻。這種技術特別適用于 MOS工藝（見開關電容濾波器）。另一方面,由于應用模擬采樣技術,采用 MOS工藝已能制出高穩(wěn)定度的運算放大器和高精度的數－模與模-數轉換器。這兩種技術的結合,為模擬信息處理和通信設備分系統(tǒng)的大規(guī)模集成技術開辟了廣闊的前景。
制作工藝 大多數線性集成電路采用標準雙極型工藝制造。為獲得高性能電路，有時在標準工藝基礎上作某些修改或采取附加的制造工序，以便在同一芯片上制作不同性能的各種元件和器件。
雙極-場效應相容技術 在雙極型芯片上制作高性能結型場效應晶體管的技術。當芯片上NPN管形成后,分別用兩次離子注入技術摻雜形成低濃度P
-型溝道和高濃度N
型柵區(qū)（圖1）。其柵-漏擊穿電壓可達50～60伏,夾斷電壓可控制在1伏左右。
線性集成電路 共發(fā)射極電流增益高達1000～5000的NPN晶體管。用離子注入技術制作基區(qū),基區(qū)摻雜濃度比通常NPN管基區(qū)低一個數量級，基區(qū)厚度也比通常NPN管基區(qū)更�。▓D2）。
線性集成電路 通常的擊穿二極管利用 NPN晶體管的eb結，其擊穿現象發(fā)生在結表面。而亞表面擊穿二極管則是在N
型發(fā)射區(qū)下用離子注入法制作一個高濃度P
型層,在表面下方深處形成一個N
-P
結（圖3）。這種晶體管的擊穿電壓低于表面結的擊穿電壓，擊穿過程不受表面狀況的影響，噪音低，并且具有良好的長期穩(wěn)定性。
高頻工藝 采用標準雙極型工藝制造的 NPN晶體管，其特征頻率一般低于1000兆赫。要求高頻和高速性能時則采用微細加工、薄層外延和淺結技術等，器件的特征頻率可達3000～5000兆赫。典型的高頻工藝如圖4。
線性集成電路
線性集成電路 線性雙極型工藝通�？蛇_到50～60伏的耐壓性能。若要獲得近100伏或更高的耐壓性能,可采取如下措施：①增加N型外延層厚度（如 20微米以上），以提高NPN管的擊穿電壓；②增加氧化層厚度,防止帶負電位的金屬互連線在跨越橫向PNP晶體管時產生寄生MOS管效應；③用場電極保護隔離結表面，以避免電場過于集中，導致擊穿電壓降低（圖5）。
線性集成電路 這是一種十分復雜的通用性兼容技術，能同時制作各種雙極型器件和CMOS器件（見互補金屬-氧化物-半導體集成電路）。用這種技術可將高性能線性電路與高密度的高速邏輯電路結合在一個芯片上。一種用難熔金屬鉬作為柵極材料的線性CMOS工藝，能把P溝道與N溝道MOS器件制作在線性雙極型芯片的N型外延層上，僅須用10次光刻,它具有鋁與鉬兩層互連線。P溝道與N溝道器件可單獨或共用一個N區(qū)（圖6）。
線性集成電路 無源元件電阻器通常采用擴散層或離子注入層形成的半導體電阻器。在硅片上制作合金薄膜電阻器，可獲得更好的溫度穩(wěn)定性。然而，兩者的阻值精度大致都不超過 1％。高精度電阻器需要借助各種阻值修正技術而獲得。通常采用直徑大約10微米的脈沖激光束，修正方法有熔斷互連線法（圖7a）和熔斷擴散層法（圖7b）。
線性集成電路 電路類型 根據電路的功能和用途，線性集成電路大致可劃分為：①通用電路，包括運算放大器、電壓比較器、電壓基準電路、穩(wěn)壓電源電路；②工業(yè)控制與測量電路，包括定時器、波形發(fā)生器、檢測器、傳感器電路、鎖相環(huán)路、模擬乘法器、馬達驅動電路、功率控制電路、模擬開關；③數據轉換電路，包括數－模轉換器、模-數轉換器、電壓-頻率轉換器；④通信電路，包括電話通信電路、移動通信電路；⑤消費類電路，包括電視機電路、錄像機電路、音響電路。實際上，還有許多其他的電路，如心臟起搏器等醫(yī)療用電路。另一方面，由于大規(guī)模集成技術和計算機輔助設計和測量技術的日益發(fā)展，線性電路的設計正在從傳統(tǒng)的標準單元向功能復雜的定制集成電路發(fā)展。
基本電路形式 線性集成電路品種很多，設計各不相同。但有一些功能單元電路用作基本構件，在許多電路中已得到廣泛應用。
差動放大器 具有對稱結構（圖8）。晶體管對Q
1與Q
2特性一致,稱為差分對。由于采用恒流源偏置，若基極電流可忽略不計，則集電極電流
I
與
I
之和等于
I0,與輸入電壓
U1、
U2無關,輸入電壓只改變偏置電流
I0在Q
1與Q
2中的分配情況。
I與
I之差對輸入差動電壓
U1-
U2的關系由下式給出：
這是正切函數。當驅動信號很小時(|
U1-
U2|<<
UT)，它是一個線性放大器，可以用來鑒別兩個輸入信號之間的微小差值，也可以作為普通的單端輸入放大器。當|
U1-
U2|
4
UT時,它成為限幅放大器，可用于兩個信號的相位比較。限幅作用并非由于晶體管的飽和，而是由于恒流偏置限制了集電極電流的增加，因而具有很好的頻率響應特性。差動放大器有多種變型。在單端輸出時，可以僅用一個負載電阻器或者用電流鏡代替電阻器(圖9)。偏置恒流源有時也可以用一個電阻器取代。此外，兩個晶體管的發(fā)射極之間也可串入電阻，用來改變放大器的性能。
線性集成電路
線性集成電路 它能接受兩個模擬信號的輸入并產生與其乘積成比例的輸出信號。圖10為蓋爾伯特乘法器，核心部分是由Q
5～Q
8組成的交叉連接的兩對差動晶體管。利用上式可導出電壓
U2=2
RcIytanh(
