Транзисторы. Петров Б.К - 11 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

11
подложка n
+
-типа (знак + обозначает высокую концентрацию примеси N
d
≥ 10
19
см
-3
) с выращенным на ней высокоомным эпитаксиальным n
-
-слоем (знак -
означает низкую концентрацию примеси N
d
≈ 10
14
÷10
15
см
-3
). Степень
легирования этого слоя и толщина выбираются таким образом , чтобы
коллекторный p-n-переход транзистора выдерживал необходимое пробивное
напряжение U
КБ0 проб
, а толщина
была немного больше ширины p-n-
перехода. В зависимости от типа
транзистора толщина составляет
10÷100 мкм . Толстая низкоомная
подложка (около 300 мкм )
обеспечивает механическую
прочность кристалла .
Область p-базы транзистора
формируется в высокоомном
эпитаксиальном слое с помощью
диффузии (например, бора). Это
дает возможность контролировать
распределение примеси и глубину
залегания коллекторного p-n-
перехода с точностью до 10 %.
Эмиттер получают с
использованием еще одной
диффузии или ионной
имплантации (например, фосфора)
с последующей кратковременной
диффузией (разгонкой ). При ионной имплантации можно получить более
крутой фронт распределения примеси, что улучшает частотные свойства
прибора . Толщина базы w
Б0
составляет 0,1÷3 мкм в разных типах транзисторов
(w
Б0
≈
0,1 мкм в СВЧ триодах и w
Б 0
≈
3 мкм в НЧ приборах ).
Поверхность кристалла защищают окислом SiO
2
, этот же окисел
используется в качестве маски при диффузии.
Отличительной особенностью планарного транзистора является наличие
встроенного электрического поля в базе, которое заметно влияет на время
пролета неосновных носителей . Это поле возникает из- за неравномерности
распределения примеси и определяется по формуле:
()
[]
.)()(ln xNxN
dx
d
q
kT
xE
da
−=
(4)
Под действием градиента концентрации дырки уходят к границам базы , а
в области максимума концентрации примеси остается отрицательный заряд
неподвижных акцепторов. Вблизи эмиттера поле тормозит ижектированные
электроны , а со стороны коллектора ускоряет. Общее время пролета будет тем
меньше, чем короче участок тормозящего поля и длиннее участок
ускоряющего. Для этого надо иметь крутые фронты распределения примесей ,
n
-
p
n
+
n
+
Эмиттер
База
База
Коллектор
Рис. 6. Конструкция планарного транзистора.
SiO
2
Al
                                                11

под лож ка n+-типа (знак + обозначаетвы сокую концентрацию прим еси Nd ≥ 1019
см -3) с вы ращ енны м на ней вы сокоом ны м эпитаксиальны м n--слоем (знак -
означает низкую концентрацию прим еси Nd ≈ 1014÷1015 см -3). Степень
легирования этого слоя и толщ ина вы бираю тся таким образом , чтобы
коллекторны й p-n-переход транзистора вы д ерж ивал необход им ое пробивное
напряж ение UК Б0 проб, а толщ ина
                                           База       Э м иттер       База
бы ла нем ного больш еш ирины p-n-                Al             n+        SiO2
переход а. В зависим ости от типа
транзистора толщ ина составляет
10÷100 м км . Т олстая низкоом ная                                  p
под лож ка (около 300 м км )
обеспечивает          м еханическую
прочностькристалла.                                       n-
        О бласть p-базы транзистора
ф орм ируется в вы сокоом ном
эпитаксиальном слое с пом ощ ью
д иф ф узии (наприм ер, бора). Э то                       n+
д аетвозм ож ность контролировать
распред еление прим еси и глубину
залегания коллекторного p-n-
переход а с точностью д о 10 %.
Э м иттер         получаю т         с                        К оллектор
использованием        ещ е    од ной
д иф ф узии       или        ионной
им плантации (наприм ер, ф осф ора) Рис. 6. К онструкция планарного транзистора.
с послед ую щ ей кратковрем енной
д иф ф узией (разгонкой). При ионной им плантации м ож но получить более
крутой ф ронт распред еления прим еси, что улучш ает частотны е свойства
прибора. Т олщ ина базы wБ0 составляет0,1÷3 м км в разны х типах транзисторов
(wБ0≈0,1 м км вСВ Ч триод ах и wБ0≈3 м км вН Ч приборах).
       Поверхность кристалла защ ищ аю т окислом SiO2, этот ж е окисел
используется вкачествем аски при д иф ф узии.
       О тличительной особенностью планарного транзистора является наличие
встроенного электрического поля в базе, которое зам етно влияет на врем я
пролета неосновны х носителей. Э то поле возникает из-за неравном ерности
распред еления прим еси и опред еляется по ф орм уле:
      E(x) =         ln[N a ( x) − N d ( x)].
               kT d
                                                                       (4)
                q dx
       Под д ействием град иента концентрации д ы рки уход яткграницам базы , а
в области м аксим ум а концентрации прим еси остается отрицательны й заряд
непод виж ны х акцепторов. В близи эм иттера поле торм озит иж ектированны е
электроны , а со стороны коллектора ускоряет. О бщ ее врем я пролета буд еттем
м еньш е, чем короче участок торм озящ его поля и д линнее участок
ускоряю щ его. Д ля этого над о им еть круты е ф ронты распред еления прим есей,

Страницы