Разновидности на биполярни транзистори
Многоемитер транзистор.
Структурата на многоемитерния транзистор (MET) е показана на фигура 4.10a, а неговият символ на фигура 4.10c. Такива транзистори
Фигура 4.10
формират основата на цифровите TTL ИС, обсъдени по-горе. Броят на излъчвателите може да бъде 2-8 или повече. В първото приближение MET може да се разглежда като колекция от отделни транзистори със свързани бази и колектори. Характеристиките на MET като единна структура са следните.
Първо, всяка двойка съседни излъчватели, заедно с този, който ги разделя
p-слоят на основата образувахоризонтален (понякога казват -надлъжен) транзистор от типа n + -p-n +.Ако един от емитерите има директно напрежение, а другият е обърнат, тогава първият ще инжектира електрони, а вторият ще събере онези от тях, които са инжектирани през страничната повърхност на емитера и са преминали разстоянието между емитерите без рекомбинация. Такъвтранзисторен ефект е паразитен за MET. За да се избегне ефектът на хоризонталния транзистор, разстоянието между излъчвателите трябва да надвишава дължината на дифузия на носителя в основния слой. Ако транзисторът е легиран със злато, тогава дължината на дифузия не надвишава 2-3 микрона и разстоянието между емитерите е практически достатъчно
Второ, важно е MET да има възможно най-малкия обратен коефициент на пренос на ток. В противен случай, в обратния режим, когато емитерите са под обратно напрежение и колекторът е директен, носителите, инжектирани от колектора, ще достигнат до емитерите и токът ще тече в последната верига, въпреки тяхното обратно отклонение - паразитен ефект, подобен на отбелязания по-горе.
Както знаете, обратният коефициент на пренос винаги е по-малък от нормалния порадиразлики в степента на легиране и в зоните на емитер и колектор. За да се намали допълнително обратният коефициент на пренос на ток ai в MET, съпротивлението на пасивната база е изкуствено увеличено чрез премахване на омичния базов контакт от активната област на транзистора (Фигура 4.10b, метализацията не е показана).С тази конфигурация съпротивлението на тесния "провлак" между активната област и основния контакт може да бъде 200-300 ома, а спадът на напрежението върху него от базовия ток е 0. 1-0,15 V. Това означава, че напрежението в правата посока на колекторния преход (инверсен режим) ще бъде с 0,1-0,15 V по-малко в активната област, отколкото близо до основния контакт. Съответно, инжектирането на електрони от колектора в активната област на основата ще бъде незначително и паразитните токове през емитерите практически ще отсъстват.
Транзистор с бариера на Шотки.
Фигура 4.11а показва структурата на интегриран транзистор на Шотки (TS). Тук проблемът с комбинирането на транзистор с диод на Шотки е много елегантно решен: алуминиевата метализация, която осигурява омичен контакт с основния слой, е разширена към колекторния n-слой. На пръв поглед изглеждаше, че колекторният слой има късо съединение с основния слой. Всъщност алуминиевата лента образува неизправящ, омичен контакт с p-слоя на основата и изправителен контакт на Шотки с n-слоя на колектора.
Разбира се, структурното решение, показано на фигура 4.11а, може да се използва не само в най-простия транзистор, но и в MET. И в двата случая няма натрупване и разсейване на излишни заряди и се получава значителна (1,5-2 пъти) печалба във времето за превключване на транзисторите от отворено в затворено състояние.
Условното графично обозначение (TSh) е показано на фигура 4.11b.
P-n-p транзистори
Получаването на p-n-p транзистори със същите високи параметри като n-p-n транзисторите в един технологичен цикъл все още е нерешен проблем. Следователно всички съществуващи варианти на интегрирани p-n-p транзистори са значително по-ниски от n-p-n транзисторите по отношение на усилването и ограничаващата честота.
Както знаете, при равни други условия, силициевите p-n-p транзистори са по-ниски от n-p-n транзисторите по отношение на ограничаващата честота около 3 пъти поради по-ниската подвижност на дупките в сравнение с електроните. Следователно, в този случай, говорейки за по-ниска гранична честота на p-n-p транзисторите, имаме предвид, че не е възможно да се осигурят онези „равни условия“, при които разликата ще бъде само три пъти.
В момента основната конструктивна опция е хоризонтален p-n-p транзистор (Фигура 4.12). емитерни и колекторни слоеве
се получават на етапа на основна дифузия на n-p-n транзистора, а колекторният слой покрива емитера от всички страни. Това прави възможно събирането на инжектирани отвори от всички страни на емитерния слой. Близките повърхностни странични участъци на p-слоевете се характеризират с повишена концентрация на примеси, което допринася за увеличаване на коефициента на инжектиране. Тъй като основната дифузия е относително малка (2-3 µm), ширината на основата (т.е. разстоянието между p-слоевете) може да бъде направена от порядъка на 3-4 µm. В резултат на това ограничаващата честота може да бъде до 20-40 MHz, а усилването може да бъде до 50.
Фигура 4.12 показва, че хоризонтален p-n-p транзистор (като паразитен) е без дрейф, тъй като основата му е хомогенна - епитаксиален n-слой. Този фактор, заедно с по-ниската подвижност на дупките, предопределя приблизително един порядък по-лоши честотни и преходни свойства на p-n-p транзистора, дори при същата ширина на основата като тази надрейф n-p-n транзистор. Фигурата също така показва, че за да се увеличи коефициентът на пренос на ток на емитер, е желателно площта на долната част на емитерния слой да е малка в сравнение с площта на страничните части. Това означава, че емитерният слой трябва да бъде възможно най-тесен (ширината на прозореца за дифузия на този слой е 3–5 μm).
Обърнете внимание, че хоризонталният p-n-p транзистор се характеризира с електрофизична симетрия, тъй като емитерният и колекторният слой са от един и същи тип. По-специално това означава, че напреженията на пробив на емитерните и колекторните преходи са еднакви (обикновено 30-50 V).
Недостатъците на хоризонталния p-n-p транзистор могат да бъдат отстранени във вертикална структура, но с цената на допълнителни технологични операции.
Интегрални диоди
Отделно в PPIMS не се формират диодни структури, а като диод се използва всеки от двата p-n прехода на транзистора: емитер или колектор. Можете също да използвате техните комбинации. Следователно, по съществоинтегрираният диод е диодна връзка на интегриран транзистор.