Дрейфовый транзистор

Как было показано ранее, для улучшения частотных свойств транзистора необходимо уменьшать:

время перемещения носителей заряда от эмиттера к коллектору,

емкость коллекторного перехода, сопротивление тела базы.

Однако, эти требования противоречивы. Для уменьшения времени перемещения носителей необходимо уменьшить толщину базы, но при этом возрастает сопротивление базы. Уменьшение удельного сопротивления базы за счет увеличения концентрации примеси приводит к уменьшению ширины коллекторного перехода и к увеличению емкости C_КБ. Удачным решением проблемы является увеличение скорости перемещения носителей с помощью ускоряющего электрического поля в базовой области. Этот принцип положен в основу дрейфовых транзисторов. В дрейфовых транзисторах базовая область легируется неравномерно (вблизи эмиттерного перехода N_A » 10 ¹⁶-10 ¹⁸см ^-3, а вблизи коллекторного перехода N_A » 10 ¹⁴см ^-3). Основным технологическим приемом при изготовлении дрейфовых транзисторов является диффузия легирующей примеси в исходный монокристалл. На рис. 3.46 изображен типичный профиль легирования дрейфового транзистора. При изготовлении данного транзистора в однородно легированную донорной примесью пластину (концентрация доноров N_D) через левый торец одновременно осуществляют диффузию донорной и акцепторной примесей. Акцепторная примесь диффундирует быстрее и в результате образуется структура, содержащая два p-n-перехода.

Из-за наличия градиента концентрации примеси (а, следовательно, и дырок) основные носители в базовой области - дырки начинают диффундировать в направлении коллекторного перехода. Однако, в отличие от диффузии неосновных носителей, смещение основных оставляет нескомпенсированные заряды ионов акцепторной примеси. В результате возникает электрическое поле и устанавливается динамичексое равновесие: действие градиента концентрации уравновешивается действием электрического поля. Направление электрического поля в базе является ускоряющим для электронов, движущихся от эмиттера к коллектору. Кроме того, при наличии сильно легированного базового слоя вблизи эмиттерного перехода, сопротивление тела базы r' _Б получается малым даже при тонкой базе. Одновременно малая концентрация примеси вблизи коллекторного перехода приводит к значительному уменьшению емкости последнего. В результате, дрейфовые транзисторы могут работать даже в СВЧ - диапазоне (граничные частоты достигают 10 ГГц).

Дата добавления: 2014-01-06