4.2.2 Распределение примесей.
На рисунке 4.6а показано распределение примесей в слоях, выше рассмотренного интегрального транзистора. Однако более наглядно выглядит график распределения примесей, когда по оси ординат откладывается модуль разницы между донорной и акцепторной примесями NД-NА(рисунок 4.6б).
Следует обратить внимание на то, что распределение примесей в эмиттере и базе оказывается неравномерным. Представляет интерес рассмотреть распределение акцепторной примеси в базе (рисунок 4.6в). Справа от точки максимума градиент концентрации дырок отрицательный и внутреннее поле (по отношению к инжектированным электронам) является ускоряющим. Это характерно для дрейфовых транзисторов. Однако слева от точки максимума на небольшом участке градиент положительный, а, значит, электрическое поле является тормозящим. Наличие участка с тормозящим полем приводит к некоторому увеличению результирующего времени пролета носителей через базу. Однако расчеты показывают, что это увеличение составляет примерно 20% и для приближенных оценок может не учитываться.
Рисунок 4.6
4.2.3 Эквивалентная схема.
На
рисунке 4.7а представлена четырехслойная
структура биполярного транзистора
совместно с подложкой. Эту структуру
можно рассматривать как две трехслойных
структуры (рисунок 4.7б) представляющие
собой два транзистора: основной n-p-n
и паразитный p-n-p
(рисунок 4.7в). 
|
а) |
б) |
в) |
Рисунок 4.7
Паразитный транзистор находится в режиме отсечки, когда основной работает в режимах отсечки или активном. Но когда основной транзистор работает в режиме насыщения, т.е. его коллекторный переход включен в прямом направлении, то паразитный транзистор находится в активном режиме, так как его эмиттерный переход – это коллекторный переход основного транзистора. В этом случае, через паразитный транзистор осуществляется связь между основными транзисторами, находящимися в режиме насыщения.
Резистор rК (рисунок 4.7в) учитывает распределенное сопротивление коллектора, так как коллекторный слой имеет наименьшую концентрацию примеси. Его величина составляет примерно 100 Ом. Этот резистор совместно с ёмкостями СКП и СКБ образуют RC цепочку, которая ухудшает быстродействие транзистора и ограничивает его предельную частоту. Кроме того, в ЦИМС это приводит к тому, что возрастает уровень логического нуля U0. Для исключения выше отмеченных явлений между коллектором и подложкой формируют скрытый слой n+. Такие транзисторы будут рассмотрены ниже.
В случае диэлектрической изоляции паразитный p-n-p транзистор отсутствует, но ёмкость СКП сохраняется. Она, как уже отмечалось, меньше, чем при изоляции p-n переходом примерно в три раза.
4.3 Планарно-эпитаксиальный биполярный транзистор
со скрытым слоем
Первыми
операциями при изготовлении таких
микросхем являются термическое окисление,
фотолитография и диффузия донорной
примесью, чтобы создать n+
- слой на месте, где будут формироваться
транзисторы (рисунок 4.8а). Толщина этого
слоя составляет примерно 2 мкм. Затем
слой SiO2
стравливается. В последующем проводится
эпитаксия и последовательно все операции,
которые использовались при изготовлении
планарно–эпитаксиального транзистора.
Структура готового транзистора приведена
на рисунке 4.8б.
|
а) |
б) |
Рисунок 4.8
Распределение примесей приведено на рисунке 4.9. Поскольку в коллекторе основного транзистора (этот же слой является базой паразитного транзистора) распределение примеси неравномерное, то в нем создается тормозящее электрическое поле для дырок, которые движутся из эмиттера в коллектор паразитного транзистора. Кроме того, высокая концентрация примеси в коллекторе на порядок снижает распределенное сопротивление rК основного транзистора. Это исключает недостатки планарно-эпитаксиального транзистора.
Рисунок 4.9