Главная страница  Транзисторные схемы 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 [ 83 ] 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223

Сравнивая формулы (4-139) с формулами (4-50), видим, что времена задержки у бездрейфовых и дрейфовых транзисторов различаются менее сильно, чем постоянные времени т . Поэтому относительная задержка [фактор с, см. (4-60)] оказывается у дрейфовых транзисторов значительно больше:

Та 1-Ь0,25т]

На рис. 4-43 показаны зависимости временных параметров Дрейфового транзистора от коэффициента неоднородности tj. Из рисунка видно, что при значениях т] = 2-f-3 выигрыш в значении Та. обусловленный наличием поля, можно оценить примерно в 3-5 раз. Фактор задержки для дрейфовых транзисторов часто полагают равным О 6, что соответствует значению т] -3,5.

Подводя итог, можно сказать, что дрейфовые транзисторы, несмотря на-специфику в структуре и физических процессах, описываются той оке системой параметров и теми же эквивалентными схемами, что и бездрейфовые. В частности, остаются в силе соотношения (4-84) для схемы ОЭ. Коррективы приходится вносить лишь в те формулы, где фигурирует время диффузии: его следует заменять на время пролета (4-138). К числу таких формул относятся выражения (4-63) для диффузионной емкости эмиттера и выражение (4-86) для предельной частоты. В случае дрейфовых транзисторов диффузионная емкость при прочих равных условиях существенно меньше:

- tnp

1 1 .1 i9

г s ч

Рис. 4-43. Зависимости динамических параметров дрейфового транзистора от коэффициента неоднородности базы.

а предельная частота существенно больше: a)T=.-f (l+t)).

(4-141)

(4-142)

Влияние барьерной емкости эмиттера (т. е. постоянной времени Ту) учитывается с помощью тех же поправок, которые были подробно рассмотрены применительно к бездрейфовым транзисторам [см. (4-56) (4-61)].

Постоянная времени Тр в схеме с общим эмиттером остается равной времени жизни х в силу тех же причин, о которых говорилось связи с формулой (4-82). Однако значение времени жизни у дрейфо-



вых транзисторов значительно меньше (поскольку база сильнее легирована) и обычно составляет десятки наносекунд.

Предельные частоты современных дрейфовых транзисторов доходят до 5 ГГц (кремний) и 10 ГГц (германий), что соответствует сантиметровомудиапазону длин волн. При этом отдаваемая мощность на частотах 1-2 ГГц достигает нескольких ватт. В импульсном режиме времена нарастания таких транзисторов не превышают 1 НС. Дальнейшее усовершенствование переходных и частотных свойств дрейфовых транзисторов должно сопровождаться одновременным усовершенствованием, а точнее, кардинальным изменением всех других элементов полупроводниковых схем наносекундного или СВЧ диапазонов. Наиболее адекватным решением это4 проблемы является переход к микроэлектронным (интегральным) схемам.

4-13. ЭЛЕМЕНТЫ ТЕХНОЛОГИИ ТРАНЗИСТОРОВ

Полупроводниковая технология в теоретическом плане разработана сравнительно слабо и в этом отношении еще далека от уровня-физики полупроводников и полупроводниковых приборов. Тем не менее целесообразно дать общее представление об основных этапах технологического процесса, поскольку такие сведения могут способствовать лучшему пониманию свойств, параметров и особенностей самих приборов. Более полное изложение технологии транзисторов можно найти в [74,79-81].

Получение и очистка полупроводников. Качество полупроводниковых приборов в значительной степени зависит от качества исходных полупроводниковых материалов. Особую проблему при изготовлении полупроводников представляет их очистка. Так, в § 1-4 была отмечена возможность превращения полупроводника в полуметалл, если концентрация примеси достаточно велика. Обычно такое превращение происходит при относительном содержании примеси (0,01-0,001%), что характерно, например, для эмиттерных слоев диодов и транзисторов. Для сохранения характерных полупроводниковых свойств содержание примеси, как правило, должно лежать в пределах 0,0001%. Однако и эта исключительно малая цифра характерна лишь для полезной примеси. Содержанке посторонних, а особенно вредных примесей должно бьггь еще на 2-3 порядка меньше .

Идеальным случаем была бы возможность получения абсолютно чистого (собственного) полупроводника, в который потом можно было бы добавлять необходимое количество полезной примеси. Практически получение настоящего собственного полупроводника невозможно, hq методы современной металлургии позволяют получить исходные материалы с указанной выше степенью чистоты.

Абсолютная величина концентрации примесей, разумеется, огромна. Например, 0,0000001% примесей означает концентрацию их больше, чем Ю атомов в кубическом сантиметре.



v;:/ Германий и кремний, полученные путем химической обра-ботки их двуокисей, с точки зрения полупроводниковой техники считаются очень загрязненными, почти металлами. Методы специальной очистки их основаны на том, что растворимость большинства примесей гораздо больше в жидкой фазе, чем в твердой. Поэтому если постепенно охлаждать расплавленный германий или кремний то в затвердевшей части будет меньше примесей, чем в остающейся жидкой части. Как говорят, примеси оттесняются в жидкую фазу. Отрезая от полностью затвердевшего слитка ту часть, которая затвердела последней (и в которой, следовательно, сконцентрирована основная масса примесей), и повторяя операцию, можно получить

9 3

II м

и 11 ii ii ij/

<uni<

! ji ij ii II \

Мпртение 6=tWi Высокой, if-*-

частоты

Движение катушек


Рис. 4т44. Схема зонной плавки.

; - тигель; 2 - твердая фаза полупро-водивка; 3 - жидкая фаза; 4 - подвиж- ные катушки индукционного нагрева.

Рис. 4-45. Схема выращивания монокристалла (метод Чохральского).

/ - тигель; 2 - расплав полупроводника; 3 - вытягиваемый монокристалл; 4 - затравка; 5 - обмотка электропечи.

очень ЧИСТЫЙ материал. Реализацией описанного принципа являются такие распространенные методы очистки, как зонная плавка и выращивание кристалла из расплава (метод Чохральского) [79].

При зонной плавке (рис. 4-44) исходный слиток помещают в челночный тигель (из кварца или графита), относительно которого медленно перемещается группа из пяти-шести катушек, служащих для индукционного нагрева и расплавления тех участков слитка, которые находятся в данный момент под катушками. Одна протяжка слитка через группу катушек эквивалентна нескольким протяжкам через одну катушку. Иногда степень оттеснения примесей за одну протяжку оказывается все же недостаточной; тогда отрезав

:-Лпримесную часть слитка, операцию повторяют.

Л1етод выращивания кристалла (рис. 4-45) состоит в том, что-в тигель с расплавленным полупроводником опускают (до соприкос- -

.новения с расплавом) монокристалическую затравку .из того же .материала, а затем медленно поднимают ее вместе с постепенно

, нарастающим на ней новым монокристаллом. Для перемешивания расплава стержень с затравкой медленно вращают или заставляют слегка вибрировать. Метод выращивания обычно применяют после Предварительной зонной плавки. . .



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 [ 83 ] 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223

© 2000 - 2021 ULTRASONEX-AMFODENT.RU.
Копирование материалов разрешено исключительно при условии цититирования.