Биполярные транзисторы

3.1.Общие сведения

Транзисторами называют трехэлектродные полупроводниковые приборы, предназначенные для преобразования электрических сигналов. Термин «транзистор» происходит от комбинации английских слов «transfer of resistor», что в переводе означает «преобразователь сопротивления». Различают две основные группы транзисторов - биполярные и полевые (униполярные), принцип действия которых существенно различается. В биполярных транзисторах ток транзистора обусловлен как основными, так и неосновными носителями заряда и управление потоком носителей заряда осуществляется путем изменения уровня их инжекции (или экстракции). В полевых транзисторах перемещаются только основные носители заряда и поток носителей заряда управляется поперечным по отношению к направлению тока электрическим полем. Сначала мы рассмотрим биполярные транзисторы.

3.2. Устройство и обозначение биполярного транзистора

Биполярный транзистор - это трехэлектродный полупроводниковый прибор с двумя взаимодействующими электронно-дырочными переходами, включенными встречно друг другу. Структурно он представляет собой трехслойный полупроводниковый монокристалл с чередующимся типом электропроводности. Биполярные транзисторы изготавливаются из кремния Si и германия Ge. Существуют транзисторы n-р-п -структуры и р-n-р -структуры. Левую крайнюю область транзистора, изготовленного из полупроводника с высокой концентрацией носителей тока, называют эмиттером (Э). Эмиттер является источником носителей тока в транзисторе. Правую область с сравнительно низкой концентрацией носителей тока называют коллектором (К). Коллектор собирает носителей тока. Область между эмиттером и коллектором называется базой (Б). Переход м ежду эмиттером и базой называется эмиттерным переходом (ЭП), амежду коллектором и базой- коллекторным переходом (КП).

На рис. 3.1,а показана структура кремниевого биполярного транзистора п- р-п -типа, изготовленного с использованием методов литографии по эпитаксиально-планарной технологии, которая характерна для большинства современных транзисторов. На сильнолегированной подложке (1) n ⁺-типа

проводимости методом эпитаксиальной технологии сформирован слаболегированный слой (2) n -типа толщиной около 10 мкм, в котором методом локальной диффузии примесных атомов акцепторного типа создан слой базы (3) с дырочной электропроводностью р -типа и повторной локальной диффузией

примессных атомов донорного типа - слой эмиттера (4) n ⁺-типа. Толщина базового слоя составляет около 1 мкм. На поверхности кристалла расположен защитный слой диоксида кремния Si0₂ (5) толщиной менее 1 мкм, через окна в котором осуществлены металлические выводы от эмиттера и базы. Тонкая база

Рис.3.1. Структура п-р-п -транзистора а), модель и графическое обозначение п-р-п- б) и

р-п-р - в) транзисторов.

имеет значительную протяженность в горизонтальном направлении, поэтому она обладает сравнительно большим сопротивлением R_Б. Чтобы снизить это сопротивление, от базы делают два вывода, которые соединяют вместе.

Основные физические процессы в такой структуре протекают под эмиттерной областью (на рис.3.1 выделена штриховой линией). Эту область называют активной АО. Остальная часть структуры является пассивной (ПО), не оказывающей существенного влияния на работу транзистора. Поэтому в дальнейшем мы будем рассматривать упрощенную модель транзистора, показанную на рис.3.1,б и в. На рис.3.1, бпредставлено графическое изображение п-р-п-, а на рис.3.1, в - р-п-р -транзисторов.

Дата добавления: 2015-05-06