Дрейфовых транзисторах

?.1. Дрейфовые транзисторы...........,,..,.,. 127 .2. Конструкция и технология изготовления высокочастотных транзисторов..........................127

Дальнейшим толчком к развитию полупроводниковой техники послужило создание новых технологических методов изготовления полупроводниковых приборов. В результате раз-вития технологии в 50-х годах появились основные типы полупроводниковых приборов: транзисторы, точечные и плоскостные диоды, фотодиоды, полевые и дрейфовые транзисторы, туннельные диоды, фототранзисторы, варикапы, терморезисторы, динисторы, тиристоры и др. В 60-е годы полупроводниковая электроника широко внедряется во все отрасли народного хозяйства, и на ее базе развиваются вычислительная техника, радиотехника, электротехника, космическая связь. Значительный вклад в развитие полупроводниковой электроники внесли работы советских ученых А. Ф. Иоффе, А. В. Иоффе, Л. А. Ландау, Б. И. Давыдова, В. Е. Лошкарева, Я- А. Федотова и др.

7.1. Дрейфовые транзисторы

При оценке времени нарастания и спада следует учитывать влияние; паразитной емкости коллектора, соответствующим образом увеличив т6 т (на величину Р6т/?кСк). Современные дрейфовые транзисторы позволяют получить времена нарастания и спада порядка единиц наносекунд.

Для дрейфового транзистора со структурой, показанной на 4.29, б, эквивалентная схема несколько другая. Барьерная емкость коллектора в данном случае перезаряжается через разные сопротивления. Часть этой емкости Скбар создает обратную связь, а часть емкости коллектора С"бар, соответствующая периферической базе, не дает обратной связи. Кроме того, из-за высоких рабочих частот, на которых работают дрейфовые транзисторы, в эквивалентной схеме целесообразно учитывать емкости между внешними выводами Скэ, Сэб, Ск6, а также объемное сопротивление коллектора.

Лучшие параметры имеют дрейфовые транзисторы, изготавливаемые диффузионно-сплавными методами, методами планарной технологии и т. д. В этих транзисторах в базе с п-проводимостыо очень небольшой толщины имеется градиент концентрации примесей. Поэтому носители заряда (дырки) движутся в базе не только по законам диффузии, но и под воздействием электрического поля, создаваемого градиентом концентрации примеси.

Дрейфовые транзисторы изготавливаются методом диффузии примесей в твердое тело. При диффузии примеси в базе распределяются неравномерно, что приводит к образованию внутреннего электрического поля, способствующего ускоренному перемещению неосновных носителей от эмиттера к коллектору. В этом случае механизм движения носителей носит не столько диффузионный, сколько дрейфовый характер, поэтому такие транзисторы принято называть дрейфовыми.

В последнее время при изготовлении дрейфовых транзисторов используется эпитаксиальная технология, которая позволяет наращивать монокристаллическую полупроводниковую пленку на подложку из полупроводника любой проводимости. Таким образом изготовляются дрейфовые транзисторы с эпитаксиальным коллектором, представляющие собой приборы типа р-п-п-р или п-р -v-n. В эпитаксиальном транзисторе между базовыми и коллекторными областями образуется высок оомный слой с дырочной (я-слой) или электронной (v-слой) проводимостью. Высокоомный слой получается путем эпитаксиального насаждения высокоомной пленки монокристаллического полупроводника на низкоомную подложку, образующую коллекторную область; для образования базовой области используют метод диффузии; такой транзистор называют эпитаксиальным с диффузионной базой.

Если в мультивибраторе применяются дрейфовые транзисторы с малыми напряжениями пробоя эмиттерного перехода, то необходимо использовать разделительные диоды, как в п. 6.2.1 ( 6.21).

Инжектированные через эмиттерный переход дырки проникают вглубь базы. В зависимости от механизма прохождения носителей заряда в области базы отличают бездрейфовые и дрейфовые транзисторы. В бездрейфовых транзисторах перенос неосновных носите^ лей заряда через базовую область осуществляется в основном за счет диффузии. Такие транзисторы обычно получают описанным выше методом сплавления. В дрейфовых транзисторах в области базы путем соответствующего распределения примесей создается внутреннее электрическое поле и перенос неосновных носителей заряда через базу осуществляется в основном за счет дрейфа. Такие транзисторы, как уже отмечалось, обычно получают методом диффузии примесей.

При оценке времени нарастания и спада следует учитывать влияние паразитной емкости коллектора, соответствующим образом увеличив т6т (на величину Р6.ТЛКСК). Современные дрейфовые транзисторы позволяют получить времена нарастания и спада порядка единиц наносекунд.

дрейфовых транзисторах перенос неосновных носителей заряда через область базы осуществляется за счет диффузии. Такие транзисторы получают методом сплавления. В дрейфовых транзисторах перенос неосновных носителей заряда через область базы осуществляется за счет дрейфа, так как при определенном распределении примесей в области базы транзистора создается внутреннее электрическое поле. Конструктивное оформление транзисторов различных типов показано на 30.

Таким образом, частота отсечки со'т в дрейфовых транзисторах обратно пропорциональна толщине активной базы и прямо пропор-

В бездрейфовых транзисторах

Таким образом, сопротивление эмиттера у бездрейфового транзистора меньше, чем у дрейфового, примерно вдвое. Это обусловлено тем, что сопротивление эмиттера в бездрейфовых транзисторах отражает не только изменение тока эмиттера при изменении напряжения, но и учитывает влияние модуляции толщины базы. В дрейфовых транзисторах ток эмиттера в значительной степени определяется электрическим полем; следовательно, роль модуляции толщины базы в данном случае меньше.

бездрейфовых. Это также связано с тем, что влияние модуляции толщины базы на ток эмиттера в дрейфовых транзисторах незначительно.

Эти соотношения можно преобразовать, воспользовавшись выражением для толщины коллекторного перехода. В бездрейфовых транзисторах обычно используются резкие р-п-переходы. В этом случае

В дрейфовых транзисторах из-за высокой концентрации примесей в эмиттере и в базе у эмиттерного перехода этот переход получается очень узким, что, естественно, должно привести к увеличению барьерной емкости Сэ.бар- Однако описанные технологические методы позволяют существенно уменьшить площади переходов, особенно эмиттерного перехода, и емкость Сэ бар в результате получается небольшой.

области, и модуляция толщины базы практически отсутствует. Это увеличивает сопротивление коллекторного перехода гк в дрейфовых транзисторах до нескольких МОм. Барьерная емкость Ск значительно меньше, чем в сплавных транзисторах.

2.2.8. ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ДРЕЙФОВЫХ ТРАНЗИСТОРАХ ПРИ БОЛЬШИХ ПЛОТНОСТЯХ ТОКА

В дрейфовых транзисторах с неоднородно легированной базой рБа= /.(*), поэтому psBa необходимо рассчитывать,

Это напряжение увеличивается с ростом тока коллектора. Для маломощных сплавных транзисторов Гкк~0, значение а/=0,5-^0,8 и значение i/кэнас составляет 5—20 мВ. В маломощных дрейфовых транзисторах сопротивление гкк может составлять десятки ом и второй член (2.166) вносит заметный вклад в напряжение насыщения, особенно при повышенных токах коллектора. Особенно велико