Классификация транзисторов по функциональному назначению

Классификация транзисторов по функциональному назначению

По функциональному назначению транзисторы в радиоэлект­ронных схемах делят: на

  • двухпереходные биполярные (усилительные, импульсные;
  • малошумящие, высоковольтные, фототранзисторы);
  • полевые (униполярные) с каналом и управляющим затвором в ви­де p-n-перехода, с встроенным или индуцированным каналом и изо­лированным затвором
  • малой,
  • средней
  • большой мощности,
  • низкочастотные,
  • среднечастотные,
  • высокочастотные
  • сверхвысокочастотные.

В настоящее время действует система обозначения транзисторов, состоящая из четырех элементов

  • Первый элемент — буква или циф­ра, обозначающая материал
    • Г или 1 — германий или его соедине­ния;
    • К или 2 — кремний или его соединения;
    • А или 3 — соединения галлия
  • второй элемент — буква, указывающая класс прибора
    • Т — биполярные транзисторы;
    • П — полевые транзисторы
  • третий элемент — цифра, указывающая назначение и качественные свойства прибора, а также порядковый номер разработки в соответствии с табл. 107;
  • четвертый элемент — буква, означающая разновидность типа (деление на параметрические группы).

Источник: audioakustika.ru

Классификация и система обозначений биполярных транзисторов

Система обозначений современных типов транзисторов установле­на отраслевым стандартом ОСТ 11336.919–81. В основу системы обозначений положен буквенно-цифровой код.

Первый элемент (цифра или бук­ва) обозначает исходный полупро­водниковый материал, на основе ко­торого изготовлен транзистор. Второй элемент (буква) определяет подкласс (или группу) транзисторов. Третий элемент (цифра) – основные функ­циональные возможности транзи­стора, четвертый элемент (число) обозначает порядковый номер разра­ботки технологического типа транзи­стора, пятый элемент (буква) условно определяет классификацию по параметрам метрам транзисторов, изготовленных по единой технологии.

Для обозначения исходного мате­риала используются следующие сим­волы:

Г или 1–германий или его со­единения;

К или 2–кремний или его со­единения;

А или 3 – соединения галлия (арсенид галлия);

И или 4 – соединения индия.

Для обозначения подклассов используется Т – биполярные и П – полевые транзи­сторы.

Для обозначения наиболее харак­терных эксплуатационных признаков транзисторов применяются следую­щие цифры:

— для транзисторов малой мощно­сти (максимальная мощность, рас­сеиваемая транзистором, не более 0,3 Вт):

1. с граничной частотой коэф­фициента передачи тока или макси­мальной рабочей частотой (далее гра­ничной частотой) не более 3 МГц;

2. с граничной частотой З. 30 МГц;

3. с граничной частотой более 30 МГц.

4. Для транзисторов средней мощ­ности (0,3. 1,5 Вт);

5. с граничной частотой не более 3 МГц;

6. с граничной частотой З. 30 МГц;

7. с граничной частотой более 30 МГц.

8. Для транзисторов большой мощ­ности (более 1,5 Вт):

9. с граничной частотой не более 3 МГц;

10. с граничной частотой З. 30 МГц;

11. с граничной частотой более 30 МГц.

— для обозначения порядкового но­мера разработки используют дву­значное число от 01 до 99. Если по­рядковый номер разработки превы­шает число 99, то применяется трехзначное число от 101 до 999.

В качестве классификационной литеры применяются буквы русского алфавита (за исключением 3, О, Ч, Ы, Ш, Щ, Ю, Ь, Ъ, Э).

Стандарт предусматривает также введение в обозначение ряда допол­нительных знаков. В качестве дополнительных эле­ментов обозначения используют сле­дующие символы:

— цифры от 1 до 9–для обозначе­ния модернизаций транзистора, при­водящих к изменению его конструкции.

— буква С–для обозначения набо­ров в общем корпусе (транзисторные сборки);

— цифра, написанная через дефис, для бескорпусных транзисторов:

1. с гибкими выводами без кри­сталлодержателя;

2. с гибкими выводами на кри­сталлодержателе;

3. с жесткими выводами без кристаллодержателя;

4. с жесткими выводами на кри­сталлодержателе;

5. с контактными площадками без кристаллодержателя и без выво­дов;

6. с контактными площадками на кристаллодержателе, но без выво­дов.

Примеры обозначения приборов:

КТ937А-2 – кремниевый бипо­лярный, большой мощности, высоко­частотный, номер разработки 37, группа А, бескорпусный, с гибкими выводами на кристаллодержателе.

Биполярные транзисторы, разра­ботанные до 1964 г. и выпускаемые по настоящее время имеют систему обозначений, включающую в себя два или три элемента.

Первый элемент обозначения – буква П, характеризующая класс би­полярных транзисторов, или две бук­вы МП – для транзисторов в корпу­се, герметизируемом способом хо­лодной сварки.

Второй элемент – одно-, двух- или трехзначное число, которое оп­ределяет порядковый номер разра­ботки и указывает на подкласс тран­зистора по роду исходного полупро­водникового материала, значениям допустимой рассеиваемой мощности и граничной частоты:

от 1 до 99 – германиевые мало­мощные низкочастотные транзи­сторы;

от 101 до 199 – кремниевые ма­ломощные низкочастотные транзи­сторы;

от 201 до 299 – германиевые мощные низкочастотные транзи­сторы;

от 301 до 399 – кремниевые мощ­ные низкочастотные транзисторы;

от 401 до 499 – германиевые вы­сокочастотные и СВЧ маломощные транзисторы;

от 501 до 599 – кремниевые вы­сокочастотные и СВЧ маломощные транзисторы;

от 601 до 699 – германиевые вы­сокочастотные и СВЧ мощные тран­зисторы;

от 701 до 799 – кремниевые вы­сокочастотные и СВЧ мощные тран­зисторы.

Третий элемент обозначения (у некоторых типов он может отсутст­вовать) – буква, условно определяю­щая классификацию по параметрам транзисторов, изготовленных по еди­ной технологии.

Условные обозначения биполяр­ных транзисторов приведены в таблице 1.1.3.

Наименование Обозначение
Транзистор типа p – n – p
Транзистор типа n – p – n

1.2.4. Классификация и система обозначений полевых транзисторов

Классификация полевых транзисторов такая же, как и биполярных транзисторов, т. е. используется буквенно-цифровой код (см. § 1.2), в ко­тором второй элемент – буква П, оп­ределяющая подкласс. В литературе используется аббревиатура МОП (металл-оксид-полупроводник) или КМОП ( комплементарный МОП из двух транзисторов)

Условное обозначение полевых транзисторов представлено в таблице 1.2.4.

Наименование Обозначение
Транзистор полевой с управляющим переходом и p – каналом (ПТУП p-канал)
Транзистор полевой с управляющим переходом и n– каналом (ПТУП n-канал)
Транзистор полевой с изолированным затвором и каналом обедненного типа ( ПТИЗ с индуцированным n –каналом)
Транзистор полевой с изолированным затвором и каналом обедненного типа ( ПТИЗ с индуцированным p –каналом)
Транзистор полевой с изолированным затвором и каналом обогащенного типа ( ПТИЗ со встроенным n –каналом)
Транзистор полевой с изолированным затвором и каналом обогащенного типа ( ПТИЗ со встроенным p –каналом)
Биполярный транзистор с изолированным затвором (БТИЗ или IGBT ) КП955 и КП810
Статический индукционный транзистор – ПТУП при прямом смещении затвора (СИТ) КП926

Примеры обозначения приборов:

КП310А – кремниевый полевой транзи­стор малой мощности, с граничной частотой более 30 МГц, номер раз­работки 10, группа А

2П701Б – кремниевый полевой транзи­стор большой мощности, с гранич­ной частотой не более 30 МГц, номер разработки 1, группа Б.

В табл. 1.21 приведены условные графические обозначения полевых транзисторов. В силовой электронике применяются также биполярные транзисторы с изолированным затвором (БТИЗ) .

1.2.5. Классификация и система обозначений тиристоров

Выпускаемые с 1980 г. тиристоры имеют классификацию и систему обозначений, установленные ГОСТ 20859.1–89. Вместе с тем в эксплу­атации находятся тиристоры, систе­ма обозначений которых регламенти­ровалась стандартами (ГОСТ 10862– 72, ГОСТ 14069–72 и др.), которые в настоящее время отменены. В ос­нову обозначений тиристоров поло­жен буквенно-цифровой код.

Буквенно-цифровой код, который был установлен ГОСТ 10862–72, со­стоит из четырех элементов.

Первый элемент (буква или циф­ра) обозначает исходный материал: Г или 1 – германий; К. или 2 – крем­ний; А или 3–арсенид галлия.

Второй элемент (буква) – вид прибора: Н – диодный тиристор (динистор); У – триодный тиристор.

Третий элемент (число) обозна­чает основные функциональные воз­можности прибора и номер разра­ботки:

Читать еще:  Датчик освещенности и движения для включения света

от 101 до 199–диодные и не запираемые триодные тиристоры ма­лой мощности
(Iос. ср.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Для студентов недели бывают четные, нечетные и зачетные. 9397 — | 7429 — или читать все.

188.64.173.93 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

Источник: studopedia.ru

Транзисторы. Классификация, характеристики, принцип действия и назначение.

Транзи́стор (англ. transistor), полупроводниковый триод — радиоэлектронный компонент из полупроводникового материала, обычно с тремя выводами, позволяющий входным сигналам управлять током в электрической цепи. Обычно используется для усиления, генерации и преобразования электрических сигналов. В общем случае транзистором называют любое устройство, которое имитирует главное свойство транзистора изменения сигнала между двумя различными состояниями при изменении сигнала на управляющем электроде.

Классификация:

1.По основному полупроводниковому материалу:

Помимо основного полупроводникового материала, применяемого обычно в виде монокристалла, транзистор содержит в своей конструкции легирующие добавки к основному материалу, металлические выводы, изолирующие элементы, части корпуса (пластиковые или керамические). Иногда употребляются комбинированные наименования, частично описывающие материалы конкретной разновидности (например, «кремний на сапфире» или «металл-окисел-полупроводник»). Однако основными являются транзисторы на основе кремния, германия, арсенида галлия.

Другие материалы для транзисторов до недавнего времени не использовались. В настоящее время имеются транзисторы на основе, например, прозрачных полупроводников для использования в матрицах дисплеев. Перспективный материал для транзисторов — полупроводниковые полимеры.

2.1.1 n-p-n структуры, «обратной проводимости».

2.1.2 p-n-p структуры, «прямой проводимости»

В биполярном транзисторе носители заряда движутся от эмиттера через тонкую базу к коллектору. База отделена от эмиттера и коллектора pn переходами. Ток протекает через транзистор лишь тогда, когда носители заряда инжектируются из эмиттера в базу через pn переход. В базе они являются неосновными носителями заряда и легко проникают через другой pn переход между базой и коллектором, ускоряясь при этом. В самой базе носители заряда движутся за счет диффузионного механизма, поэтому база должна быть достаточно тонкой. Управления током между эмиттером и коллектором осуществляется изменением напряжения между базой и эмиттером, от которой зависят условия инжекции носителей заряда в базу.

2.2.1 с p-n переходом

2.2.2 с изолированным затвором

В полевом транзисторе ток протекает от истока до стока через канал под затвором. Канал существует в легированном полупроводнике в промежутке между затвором и нелегированной подложкой, в которой нет носителей заряда, и она не может проводить ток. Преимущественно под затвором существует область обеднения, в которой тоже нет носителей заряда благодаря образованию между легированным полупроводником и металлическим затвором контакта Шоттки. Таким образом ширина канала ограничена пространством между подложкой и областью обеднения. Приложенное к затвору напряжение увеличивает или уменьшает ширину области обеднения и, тем самым, ширину канала, контролируя ток.

2.4. Криогенные транзисторы (на эффекте Джозефсона

2.5. Многоэмиттерные транзисторы

2.6. Баллистические транзисторы

2.7. Одномолекулярный транзистор

По рассеиваемой в виде тепла мощности различают:

3.1маломощные транзисторы до 100 мВт

3.2транзисторы средней мощности от 0,1 до 1 Вт

3.3мощные транзисторы (больше 1 Вт).

4. По исполнению:

4.1 дискретные транзисторы:

4.1.1.1 Для свободного монтажа;

4.1.1.2 Для установки на радиатор;

4.1.1.3 Для автоматизированных систем пайки.

4.2 транзисторы в составе интегральных схем.

5. По материалу и конструкции корпуса:

6.1 Одноэлектронные транзисторы содержат квантовую точку (т. н. «остров») между двумя туннельными переходами. Ток туннелирования управляется напряжением на затворе, связанном с ним ёмкостной связью.[5]

Характерестики:

Принцип действия:

В полевых и биполярных транзисторах управление током в выходной цепи осуществляется за счёт изменения входного напряжения или тока. Небольшое изменение входных величин может приводить к существенно большему изменению выходного напряжения и тока. Это усилительное свойство транзисторов используется в аналоговой технике (аналоговые ТВ, радио, связь и т. п.). В настоящее время в аналоговой технике доминируют биполярные транзисторы (БТ) (международный термин — BJT, bipolar junction transistor). Другой важнейшей отраслью электроники является цифровая техника (логика, память, процессоры, компьютеры, цифровая связь и т. п.), где, напротив, биполярные транзисторы почти полностью вытеснены полевыми.

Назначение:

Вне зависимости от типа транзистора, принцип применения его един:

Источник питания питает электрической энергией нагрузку, которой может быть громкоговоритель, реле, лампа накаливания, вход другого, более мощного транзистора, электронной лампы и т. п. Именно источник питания даёт нужную мощность для «раскачки» нагрузки.

Транзистор же используется для ограничения силы тока, поступающего в нагрузку, и включается в разрыв между источником питания и нагрузкой. То есть транзистор представляет собой некий вариант полупроводникового резистора, сопротивление которого можно очень быстро изменять.

Выходное сопротивление транзистора меняется в зависимости от напряжения на управляющем электроде. Важно то, что это напряжение, а также сила тока, потребляемая входной цепью транзистора, гораздо меньше напряжения и силы тока в выходной цепи. Таким образом, за счёт контролируемого управления источником питания достигается усиление сигнала.

Если мощности входного сигнала недостаточно для «раскачки» входной цепи применяемого транзистора, или конкретный транзистор не даёт нужного усиления, применяют каскадное включение транзисторов, когда более чувствительный и менее мощный транзистор управляет энергией источника питания на входе более мощного транзистора. Также подключение выхода одного транзистора ко входу другого может использоваться в генераторных схемах типа мультивибратора. В этом случае применяются одинаковые по мощности транзисторы.

Транзистор применяется в:

1.Усилительных схемах. Работает, как правило, в усилительном режиме. Существуют экспериментальные разработки полностью цифровых усилителей, на основе ЦАП, состоящих из мощных транзисторов.Транзисторы в таких усилителях работают в ключевом режиме.

2.Генераторах сигналов. В зависимости от типа генератора транзистор может использоваться либо в ключевом (генерация прямоугольных сигналов), либо в усилительном режиме (генерация сигналов произвольной формы).

3.Электронных ключах. Транзисторы работают в ключевом режиме. Ключевые схемы можно условно назвать усилителями (регенераторами) цифровых сигналов. Иногда электронные ключи применяют и для управления силой тока в аналоговой нагрузке. Это делается, когда нагрузка обладает достаточно большой инерционностью, а напряжение и сила тока в ней регулируются не амплитудой, а шириной импульсов. На подобном принципе основаны бытовые диммеры для ламп накаливания и нагревательных приборов, а также импульсные источники питания.

Источник: poisk-ru.ru

Классификация транзисторов по функциональному назначению

В настоящем разделе наряду с нашедшей отражение в системе условных обозначений типов транзисторов классифи­кацией приведена классификация биполярных транзисторов по частоте: низкочастотные (fгр. 300 МГц).

Биполярные транзисторы в соответствии с основными об­ластями применения подразделяются на следующие группы:

усилительные (сверхчастотные, высоковольтные, высокочастот­ные линейные); генераторные (высокочастотные, сверхвысо­кочастотные, сверхвысокочастотные с согласующими цепями);

переключательные высоковольтные и импульсные высоковольт­ные).

По своему основному назначению полевые транзисторы делятся на усилительные, генераторные и переключательные. Каждая из перечисленных групп характеризуется специфичес­кой системой параметров и справочных зависимостей, отражающих особенности применения транзисторов в радиоектронной аппаратуре.

71. Основные свойства полупроводников. Зонная теория.

Полупроводники — это вещества, имеющие при комнатной температуре удельную электрическую проводимость в интервале от 10 -8 до 10 6 Ом -1 м -1 , которая в сильной степени зависит от вида и количества примеси и структуры вещества, а также от внешних условий: температуры, освещения, внешних электрических и магнитных полей, облучения. Электропроводность твердых тел в современной физике объясняется на основе зонной теории. На рис. I показаны упрощенные диаграммы энергетических зон собственного, акцепторного и донорного полупроводников.

Читать еще:  Чистка алюминия в домашних условиях

Нижняя зона представляет собой валентную зону, которая у полупроводников так же, как и у диэлектриков, при температуре, равной абсолютному нулю, полностью заполнена электронами. Валентная зона и зона проводимости разделены энергетическим интервалом, так называемой запрещенной зоной, величина которой (DЕ) для полупроводников имеет значения до 2-3 эВ, для диэлектриков более 2-3 эВ (Металлы имеют или частично заполненную валентную зону, или полностью заполненную валентную зону, перекрывающуюся с зоной проводимости.)

Существование запрещенной зоны энергий можно объяснить, исходя из особенностей химической связи в полупроводниках. При ненарушенных связях в кристалле (нет химических примесей и структурных дефектов) все валентные электроны каждого атома (два S — электрона и два Р -электрона) участвуют в образовании ковалентных связей. В таком состоянии (температура абсолютного нуля и отсутствие внешних ионизирующих воздействий) кристалл является изолятором. Для создания подвижных электронов необходим разрыв некоторого количества связей. Это происходит при повышении температуры и под действием ионизирующих излучений. При разрыве каждой связи возникает один электрон проводимости и одно вакантное квантовое состояние электрона.

Рис. I. Энергетические зоны проводников:

а – собственного; б – акцепторного; в – донорного.

Наименьшее приращение энергии электрона при его переходе из связанного состояния в состояние проводимости (работа разрыва связи) есть ширина запрещенной зоны D Е.

При абсолютном нуле полупроводник не имеет свободных электронов в зоне проводимости и является изолятором. Однако с повышением температуры электроны получают тепловую энергию, которая для части электронов оказывается достаточной для преодоления запрещенной зоны и перехода их в зону проводимости. В результате полупроводник теряет свойства идеального изолятора, так как электрическое поле имеет возможность изменять состояние электронов, находящихся в зоне проводимости. Кроме того, вследствие образования вакантных уровней в валентной зоне, электроны этой зоны также могут изменять свою скорость под действием внешнего поля. Поведение электронов валентной зоны может быть представлено как движение положительно заряженных квазичастиц, получивших название «дырок».

Таким образом, полупроводники обладают двумя видами электропроводности: электронной, обусловленной движением свободных электронов в зоне проводимости, и дырочной, обусловленной движением дырок в валентной зоне.

Проводимость чистых полупроводников создается как электронами, так и дырками и называется собственной проводимостью. Уровень Ферми в собственных полупроводниках находится посередине запрещенной зоны.

Типичными представителями полупроводников являются химически чистые элементы IV группы таблицы Менделеева. В кристаллической решетке этих элементов (например, германия) каждый атом образует четыре парно-электронные (ковалентные) связи с соседними атомами.

Введение в полупроводники незначительного количества примесей

( » 10 -4 %) приводит к значительному увеличению электропроводности полупроводника. Проводимость, обусловленная наличием примесей в полупроводнике, называется примесной.

Рассмотрим механизм примесной проводимости полупроводников.

При замещении атома германия атомом, имеющим три валентных электрона (In , B), одна валентная связь германия оказывается не заполненной электроном. Электрон одной из соседних заполненных связей может перейти в незаполненную связь. Причем этот переход требует гораздо меньшей энергии (DEa) по сравнению с энергией DЕ отрыва электрона от атома в идеальной решетке германия. По зонной теории введение трехвалентной примеси в решетку германия приводит к возникновению свободных уровней Еа вблизи потолка валентной зоны (рис I б).

Уровни, способные захватывать валентные электроны, называются акцепторными. Часть валентных электронов покидает валентную зону и занимает эти уровни, оставляя после себя в валентной зоне дырки, которые являются основными носителями тока в подобного рода полупроводниках. Такие полупроводники называются полупроводниками р-типа.

Уровень Ферми в акцепторных полупроводниках располагается вблизи примесных уровней.

Если в кристалл германия ввести пятивалентный атом примеси (например, мышьяк), то пятый электрон мышьяка окажется слабо связанным с атомом. Для того чтобы оторвать его от атома и превратить в свободный носитель тока, требуется значительно меньшее количество энергии DEд, чем энергия DЕ высвобождения электрона из валентной связи. Согласно зонной теории (рис. i в), добавление пятивалентной примеси в чистый полупроводник IV группы приводит к возникновению в запрещенной зоне вблизи дна зоны проводимости дополнительных уровней энергии ед, с которых электроны могут переходить в зону проводимости.

Уровни, способные отдавать электроны в зону проводимости, называются донорными, а полупроводник с такого рода примесью называется полупроводником n-типа (электронного типа проводимости). Уровень Ферми в донорных полупроводниках находится вблизи примесных уровней.

studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2019 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.002 с) .

Источник: studopedia.org

Классификация биполярных транзисторов

Классификация биполярных транзисторов производится по следующим признакам:

  • 1) по типу электропроводности внешних областей:
    • р-п-р — дырочная электропроводность;
    • п-р-п — электронная электропроводность;
  • 2) по применяемому материалу:
    • — германиевые, кремниевые, арсенид-галлиевые;
  • 3) по конструктивному исполнению:
    • точечные — линейные размеры, определяющие площадь (6) контактирующих поверхностей электронно-дырочного перехода, намного меньше толщины контактирующих поверхностей (х) (рис. 3.8); (линейными размерами, определяющими площадь контактирующих поверхностей, являются ширина (И) и длина (L) сторон прямоугольника контактирующей плоскости или диаметра окружности (D) контактирующей плоскости);
    • плоскостные — линейные размеры, определяющие площадь (6) контактирующих поверхностей электронно-дырочного перехода, намного больше толщины контактирующих поверхностей полупроводников (х) (рис. 3.9);

Рис. 3.8. Устройство точечного транзистора:

1 — металлический держатель (основание); 2 — пластина кристалла я-типа (база); 3 — острие контактной пружины из вольфрама, покрытое слоем акцепторной примеси (индий); 4 — сформированный слой /ьтипа (база и эмиттер); 5 — электронно-дырочный переход р-п-р-типа (эмиттерный и коллекторный)

Рис. 3.9. Устройство плоскостного транзистора

  • 4) по технологии и методу изготовления /?-я-переходов:
    • сплавные — р-п-переходы получены вплавлением примесей с двух сторон в кристалл базы (см. рис. 3.2, а);
    • диффузионные — р-п-переходы получены введением примесей в полупроводниковый материал с помощью двух процессов диффузии. Изготавливаются на основе Ge (в основном р-п-р-типа) и Si (в основном п-р-п-типа). Исходную полупроводниковую пластину легируют донорной или акцепторной примесью, создавая необходимую электропроводность (р- или п-типа) в данном объеме основного кристалла, а затем одновременно или последовательно вводят в нее два вида примеси (донорную и акцепторную), атомы которых имеют различные скорости диффузии (например, для Ge — In, Ga и Sb, для Si — В, As и Р). Установлено, что коэффициент диффузии, следовательно и скорость диффузии, зависят от вида диффундирующей примеси. Скорость диффузии донорной примеси в германии выше, чем скорость диффузии акцепторной примеси, а в кремнии наоборот, акцепторные примеси диффундируют быстрее, чем донорные. Различие в скорости диффузии акцепторных и донорных примесей в различных материалах дает возможность осуществлять одновременную диффузию нескольких примесей, получая в толще полупроводника многослойные структуры с /(-«-переходами. Легирующие примеси вводятся в виде химических веществ, имеющих газообразное или жидкое состояние и не вступающих в химические реакции с основным кристаллом. Примеси вводятся в замкнутом пространстве путем контакта диф- фузанта (жидкие, твердые или газообразные) с полупроводниковым материалом с возможным подогревом. Суть метода состоит в том, что легирующие примеси вводятся направленно на определенный участок основной пластины полупроводника в виде пара или жидкости, которые интенсивно внедряются в кристаллическую структуру основной пластины полупроводника на определенную глубину, создавая необходимую электропроводность (р— или «-типа) в данном объеме основного кристалла. Тип электропроводности зависит от вида легирующей примеси — донорной или акцепторной. В результате получают базовую и эмиттерную области с переменной концентрацией примесей, которые с основной полупроводниковой пластиной, являющейся коллекторной областью транзистора, образуют два />-«-перехода. Неравномерность распределения концентрации легирующих примесей заключается в том, что наибольшая концентрация создается вблизи эмиттерного перехода и уменьшается ближе к коллекторному переходу, а максимальное значение достигается в середине базовой области (рис. 3.10). Неравномерная концентрация носителей зарядов в базовой области создает в ней электрическое поле ь), подобно тому, как это происходит в электронно-дырочном переходе. Вектор напряженности поля направлен от эмиттера к коллектору (см. рис. 3.10). Под действием этого поля движение неосновных носителей заряда, инжектированных в базу из эмиттера, носит не столько диффузионный характер, сколько дрейфовый, под действием внутреннего поля базовой области; поэтому такие транзисторы принято называть дрейфовыми;
Читать еще:  Диоды шоттки в блоках питания компьютера

эпитаксиальныер-п-переходы получены методом эпитаксиального наращивания тонких высокоомных монокристал- лических слоев (пленок) вещества на низкоомную подложку (кристалл), которые служат как бы ее естественным продолжением, так как кристаллографическая ориентация наращиваемого слоя повторяет кристаллографическую ориентацию подложки.

Рис. 3.10. Диаграмма изменения концентрации примесей в диффузионном транзисторе

Эпитаксия позволяет получить тонкие (1 — 10 мкм) однородные монокристаллические слои (эпитаксиальные слои) любого типа проводимости, электропроводности и удельного электрического сопротивления, какие невозможно создать иным способом. Такие

Рис. 3.11. Эпитаксиальный транзистор

пленки называют эпитаксиальными. Обычно эпитаксиальный слой получают выращиванием из газовой среды или раствора (расплава) вакуумным осаждением. Для изготовления биполярных эпитаксиальных транзисторов (рис. 3.11) чаще всего берут пластину кремния 1 (п + —типа) (подложка) с удельным сопротивлением 0,01 Ом-см, на ней наращивают эпитаксиальный слой 2 (я-типа) толщиной 1 — 10 мкм с удельным сопротивлением 0,1—1,0 Ом-см, который служит продолжением подложки — коллектора.

Базовый слой 3 (/?-типа) не более 1 мкм и эмиттерный слой 4 (я-типа) также создаются методом эпитаксии. Эмиттерный слой создают из менее легированного полупроводникового материала, чем материал базы. Электрический переход между слоями п- и я + -типа создает омический контакт подложки с базовой структурой и имеет линейную вольт-амперную характеристику. Омические контакты применяются для электрических выводов от областей полупроводников, образующих /?-я-переходы, без большого переходного сопротивления;

планарные (плоские) /ья-переходы получены методом фотолитографии — плоские контактирующие поверхности создаются по шаблону-плану травлением и диффузионным напылением на вытравленные участки. При планарной технологии процесс диффузии осуществляется многократно с целью последовательного образования слоев с различным типом электропроводности. Одновременно на поверхности полупроводникового кристалла выращивается пленка окисла. Электронно-дырочные переходы при планарной технологии создаются методом локальной диффузии или эпитаксии. Рассмотрим пример: основу планарного биполярного транзистора п-р-п-структуры (рис. 3.12) составляет хорошо отшлифованная пластина монокристаллического легированного фосфором кремния, имеющая переменную концентрацию примесей п-п + (рис. 3.12, а).

Рис. 3.12. Структура планарного транзистора

Структура «-типа выполняет роль высокоомного коллектора, а общая структура «-« + -типа является омическим контактным выводом. После химической очистки пластина покрывается плотной пленкой двуокиси кремния Si02 для защиты от воздействия внешней среды. В пленке методом фотолитографии окисла вытравливаются до слоя «-типа окна по форме необходимой конфигурации для создания следующего слоя. На исходной пластине одновременно можно создавать несколько биполярных транзисторов по планарной технологии 1 (рис. 3.12, а). Через вскрытые окна локально воздействуют методом диффузии акцепторной примесью, например парами борной кислоты, создавая в окне слой с электропроводностью р-типа — базу транзисторной структуры. Созданную «-р-структу- ру вновь покрывают защитной пленкой двуокиси кремния Si02 и, вскрывая новые окна, проводят локальную диффузию донорной примесью например пятиокисью фосфора, для создания эмиттерно- го слоя «-типа; на рис. 3.12, б, приведена сформированная структура базы и эмиттера для одного биполярного транзистора. На контактных соединениях базового слоя с эмиттерным создается эмиттерный переход, а в контактном соединении базового слоя с коллекторным слоем — коллекторный переход. Дальнейшее вскрытие базового и эмиттерного слоев предназначено для создания выводов от них путем напыления алюминия и подсоединения к нему отводящих проводников (Б и Э), а вывод коллектора (К) создается от пластины « + -типа. На рис. 3.12, виг, показаны разрезы планарной структуры транзистора;

Рис. 3.13. Структура мезотранзистора

  • мезодиффузионные, мезосплавные, мезоэпитаксильные — получены после предварительной обработки поверхности полупроводника, в результате которой образуются небольшие столбики (рис. 3.13). Эти столбики получили название мезо (от исп. mesa — стол, плато, выступ). На них формируются различными методами полупроводниковые переходы;
  • конверсионные — ^-«-переходы созданы изменением (конверсией) типа электропроводности исходной полупроводниковой пластины в результате термической обработки и введением в нее примеси с помощью вплавления и диффузии, т.е. изготавливаются по диффузионно-сплавной технологии. Исходным материалом служит пластина полупроводника, содержащая донорную и акцепторную примеси, но одна из них преобладает, поэтому полупроводник имеет определенный тип электропроводности (например, р-типа) (рис. 3.14). На поверхность пластины накладывают кусочек металла 1 (сплава), который является навеской и используется в качестве примеси. Всю эту структуру нагревают до расплавления и в результате преобладающая примесь полупроводника переходит в область навески с одной и другой стороны из приграничной зоны 5 в навеску 1. Приграничная зона 5, оставшаяся без преобладающей примеси, приобретает другой тип электропроводности (л-типа на рис. 3.14), а навески приобретают структуру р-типа (7 на рис. 3.14) и служат в качестве эмиттерной и коллекторной областей, а между ними образуется тонкий слой базовой области.

Рис. 3.14. Структура конверсионного транзистора

По технологии и методу изготовления />-л-переходов биполярные транзисторы могут изготавливаться по смешанной технологии, при которой отдельные структуры транзистора изготавливаются разными методами и технологическими процессами. В результате такие транзисторы классифицируются как сплавно-диффузионные, ме- зодиффузионные, планарно-эпитаксиальные и т.д.

  • 5. По распределению примесей в объеме базовой области:
    • диффузионные — все атомы примеси равномерно распределены по всему объему базы, а заряды движутся в ней благодаря диффузии, поэтому такие транзисторы называются диффузионными или бездрейфовыми;
    • дрейфовые — атомы примеси неравномерно распределены по всему объему базы. У эмиттерного перехода их концентрация значительно выше. В результате в базе создается внутреннее электрическое поле (при сохранении в целом электронейтральности базы) и заряды движутся в ней в основном под действием внутреннего поля (дрейфуют). Поэтому такие транзисторы называются дрейфовыми.
  • 6. По граничной или предельно допустимой рабочей частоте:
    • — низкочастотные (НЧ) f 30 МГц; сверхвысокочастотные (СВЧ) f > 300 МГц.
  • 7. По максимальной рассеиваемой мощности:
    • — малой мощности Ртах Вт; большой мощности Ртах > 1,5 Вт.
  • 8. По функциональному назначению:
    • — усилительные; генераторные; переключательные; импульсные; универсальные.

Источник: studref.com

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector