Основные типы биполярных транзисторов
Сплавной транзистор показан на рис. 4.24. В основную пластинку полупроводника с двух сторон вплавляются примеси, образующие эмиттерную и коллекторную области. Так как на коллекторном переходе рассеивается большая мощность, то он обычно имеет значительно большие размеры, чем эмиттерный переход.
Рис. 4.24. Конструкция сплавного транзистора
К эмиттеру и коллектору припаиваются выводы в виде проводничков, а вывод базы часто имеет форму кольца - для уменьшения поперечного сопротивления базы. Транзистор помещается в металлический герметический корпус, через который проходят в стеклянных изоляторах выводные проводники. Во многих транзисторах один из выводов (базы или коллектора) соединен с корпусом. В сплавных транзисторах невозможно сделать очень тонкую базу, и поэтому они предназначены только для низких и средних частот.
Наилучшими из диффузионных транзисторов являются так называемые планарные транзисторы. У них p-п-переходы образуются диффузией примесей сквозь отверстие в защитном слое, нанесенном на поверхность полупроводника. При этом выводы от всех областей располагаются в одной плоскости. Название «планарный» дано от английского слова planar — плоский. Для изготовления этих транзисторов особенно удобно применять кремний, так как оксидная пленка на его поверхности может служить хорошим защитным слоем. Исходная пластинка кремния с пленкой оксида образует коллекторную область. В том месте, где должна быть базовая область, оксидная пленка снимается травлением и методом диффузии создается базовый слой. Затем всю поверхность снова окисляют и повторяют процесс травления и диффузии для создания эмиттерной области, которая располагается в средней части базовой области. После этого через маску наносятся выводы в виде металлических слоев. Структура планарного транзистора показана на рис. 4.25.
Рис. 4.25. Устройство планарного транзистора
Планарно-эпитаксиальные транзисторы являются дальнейшим развитием планарных транзисторов. У обычных планарных транзисторов сравнительно велико сопротивление коллекторной области. Если уменьшить удельное сопротивление материала коллектора, то возрастает емкость Сбк и снижается пробивное напряжение коллекторного перехода. Эти недостатки устраняются в эпитаксиальных транзисторах, в которых между базой и низкоомным коллектором введен слой с более высоким сопротивлением. При изготовлении таких транзисторов полупроводниковая подложка, например, с электронной проводимостью, имеет малое удельное сопротивление. На нее наращивается эпитаксиальная пленка такого же n-полупроводника, но с высоким сопротивлением, а затем по методу двойной диффузии создаются области р-базы и n+-эмиттера (рис. 4.26).
Рис. 4.26. Устройство планарно-эпитаксиального транзистора
Для уменьшения сопротивления базы и вредного эффекта вытеснения тока к краям эмиттера в мощных биполярных транзисторах для СВЧ обычно создают электроды особой конфигурации, при которой эмиттерная область состоит из ряда полосок малой ширины. Такая геометрия электродов необходима для мощных транзисторов, так как при больших токах эффект вытеснения тока особенно сильно выражен. Чаще всего встречается гребенчатая конструкция, в которой эмиттерная область имеет форму гребенки, а контакты эмиттера и базы чередуются друг с другом (рис. 4.27, а).Другим вариантом является многоэмиттерная конструкция (рис. 4.27, б), в которой используется ряд отдельных эмиттеров в виде полосок (они могут иметь также форму квадратов или кругов). Все эти эмиттеры соединены параллельно металлическим контактным слоем, нанесенным поверх слоя защитной оксидной пленки.
Рис. 4.27. Конфигурация электродов мощных СВЧ-транзисторов:
а – гребенчатая; б – многоэмиттерная
1 – вывод базы; 2 – эмиттерная область; 3 – вывод эмиттера
Мощные СВЧ-транзисторы могут работать при мощности в импульсе до 100 Вт на частоте до 1 ГГц и до 5—10 Вт на частотах 4 — 5 ГГц и выше.
Полевые транзисторы
Широкое распространение получили полевые транзисторы,иначе называемыеуниполярнымив отличие от биполярных транзисторов. Главным достоинством полевых транзисторов является высокое входное сопротивление. В настоящее время биполярные транзисторы все чаще и чаще вытесняются полевыми.