3.2.Токи диффузионных переходов

Полная поверхностная концентрация примеси, т.е. число атомов примеси на 1поверхности,глубина залеганияp-n-перехода. Для акцепторов в слое от 0 до: , где- объемная концентрация акцепторов на поверхности приx=0, функцияопределятся как

при,

прии, наконец,

при.

Базовый диффузионный слой ограничен координатами ипоэтому поверхностная концентрация акцепторов в базе

Аналогично, концентрация доноров в эмиттере:

Диффузионные токи электронов и дырок:

дырочный ток эмиттера

электронный ток эмиттера

дырочный ток коллектора

электронный ток коллектора

Начальные токи переходов зависят и от площадей эмиттера и коллектора,,.

Генерационно-рекомбинационные токи определяются также, как в разделе 2, но ширины ОПЗ рассчитываются по формулам для диффузионных переходов. На обратной ветви преобладает генерационно-рекомбинационный ток.

Прямое падение напряжения определяется диффузионными токами,прямой ток,начальный ток эмиттера или коллектора.

4. Биполярный транзистор интегральных схем

Обозначения исходных данных

Глубина залегания эмиттерного перехода

Глубина залегания коллекторного перехода

Концентрация доноров на поверхности эмиттера

Концентрация акцепторов на поверхности базы

Концентрация доноров в эпитаксиальной пленке коллектора

Поверхностная концентрация доноров в скрытом слое

Толщина эпитаксиальной пленки коллектора

Время жизни электронов в базе

Скорость поверхностной рекомбинации

Диффузионная длина в эпитаксиальной пленке

Площадь эмиттера

Рис. 4. Физическая структура и топология биполярного интегрального транзистора.

ЭД – эмиттерная диффузия; ЭО – эмиттерное окно;

БД – базовая диффузия; БО – базовое окно;

РД – разделительная диффузия; КО – коллекторное окно;

СС – скрытый слой; ПО –окно к контакту подложки;

М – металлизация

4.1.Основные формулы для расчета

Ширина базы

Время диффузии сквозь базу

Границы ОПЗ эмиттерного и коллекторного переходов рассчитываются по формулам диффузионных переходов в режиме В,В. Коэффициент диффузиисоответствует суммарной концентрации примеси.

Нормальный коэффициент передачи

,

и- время жизни и коэффициент диффузии электронов в базе ,-скорость поверхностной рекомбинации в базе.

Инверсный коэффициент передачи

,.

Коэффициент передачи тока в подложку

.

Площадь коллекторного перехода следует рассчитать по заданной площади эмиттера и принятым минимальным расстояниям между диффузионными областями и металлизациями.

Токи в модели Эберса-Молла образуются токами эмиттерного , коллекторногои диода подложки

,,

начальные токи эмиттерного, коллекторного диодов и диода подложки рассчитываются по формулам для диффузионных переходов и сконструированным площадям. На рис.5 показана эквивалентная схема обычного, дискретного, n-p-nбиполярного транзистора, а на рис.6 представлена эквивалентная схема интегрального транзистора на основе модели Эберса-Молла. На рис. 6 дополнительно включен генератор тока, передаваемого из коллекторав подложку, и ток диода подложки.

Рис.5. Эквивалентная схема n-p-nбиполярного транзистора

Рис. 6. Схема Эберса-Молла для интегрального транзистора.

Положительным считается ток, втекающий в узел.

Суммы токов, втекающих в узлы, равны нулю, поэтому

,,

,.

например, в режиме насыщения, при

,,.