Топология биполярного транзистора

 

Основные процессы, используемые для изготовления n–p–n транзисторов со скрытым слоем:

- на поверхность подложки p–типа методом селективной диффузии создается скрытый слой n+-типа;

- создается кремниевая пленка n–типа толщиной 3 мкм;

- проводится глубокая диффузия акцепторной примеси, обеспечивающая электрическую изоляцию этих элементов (этот процесс наиболее сложен);

- выполняется диффузия донорной примеси для создания сильно легированной области n+-типа под коллекторным электродом;

- диффузионным способом формируется база и эмиттер;

- создаются контактные окна;

- завершающими процессами являются металлизация, проводимая для получения токоведущих дорожек, и пассивирование.

Сюда входят классические процессы обработки кремния: фотолитография, диффузия и/или ионная имплантация, эпитаксия, высокотемпературная оксидирование, металлизация, отчистка поверхности, травление и нанесение из газовой фазы защитной пленки (пассивирование).

1 – разделительная диффузия р+-кремния 2 – скрытый n+-слой 3 – коллектор (n+) 4 – металлизация коллекторного окна 5 – контактное окно коллектора 6 – база (р) 7 – эмиттер 8 – металлизация эмиттерного окна 9 – контактное окно эмиттера 10 – металлизация базового окна 11 – контактное окно базы

Цифрами обозначены следующие области:

На рисунке 3 изображена топология биполярного транзистора:

 

Рис.5 Топология биполярного транзистора.

 

Рассчитанные параметры транзистора

Нормальный коэффициент передачи 0,992

Инверсный коэффициент передачи 0,913

Коэффициент передачи в подложку 0,017

Начальный диффузионный ток эмиттерного перехода (A) 6.588E-18

Начальный диффузионный ток коллекторного перехода (А) 1.434E-17

Начальный диффузионный ток скрытого слоя (А) 4.716E-11

Сопротивление базовой области (кОм) 1,548

Сопротивление коллекторной области (кОм) 1.247E+2

Сопротивление эмиттерной области (Ом) 25.875

Ёмкость эмиттерной области (пФ) 1.106E-1

Ёмкость коллекторной области (пФ) 1.553E-2

Ёмкость изолирующего перехода (пФ) 1.261E-1

Предельная частота коэффициента передачи тока (ГГц) 2.639

 

IЭ, A

Входная ВАХ биполярного транзистора

	UБЭ, В

 

Рис.6 Входная характеристика биполярного транзистора

 

На рисунке показана входная или базовая характеристика транзистора, то есть зависимость между током и напряжением во входной цепи транзистора I_э = f(U_бэ).

 

Выходные ВАХ биполярного транзистора

	IК, A
		UЭБ = - 0,7 В
		UЭБ = - 0,69 В
		UЭБ = - 0,68 В
		UКБ, В

Рис.7 Выходные характеристики биполярного транзистора

 

На рисунке показана выходная (коллекторная) характеристика биполярного транзистора, зависимость тока коллектора от напряжения коллектор-база.

 

Распределение примесей

	N, см-3
		концентрация доноров
		концентрация акцепторов
			Х, см

Рис. 8. Распределение примесей

 

На рисунке показано распределение донорной и акцепторной примеси в биполярном транзисторе.

1- распределение акцепторов;

2- распределение доноров.

 

Выводы

В данной работе мы изучили структуру биполярного транзистора, его вольт-амперные характеристики.

Построили графики: входных и выходных ВАХ, распределение примесей и топологию транзистора.

Получили качественно ожидаемые результаты.

В ходе проделанной работе можно сделать следующие выводы:

1. Основные характеристики транзистора определяются в первую очередь процессами, происходящими в базе.

2. Также основные свойства биполярного транзистора определяются соотношениями токов и напряжений в различных его цепях и взаимным их влиянием друг на друга.

Транзистор может работать на постоянном и переменном сигнале, большом переменном сигнале и импульсном сигнале.

Чтобы рассмотреть работу транзистора на постоянном токе, необходимо изучить стационарные потоки носителей в нем. Это дает возможность получить статические характеристики и статические параметры транзистора - соотношения между его постоянными и переменными токами и напряжениями, выраженные графически или в виде численных значений.

 

Список используемой литературы:

 

1. Пасынков В.В., Чиркин Л.К. Полупроводниковые приборы. – СПб., ЛАНЬ, 2000.
2. Зи С.М. Физика полупроводниковых приборов,1973,1984 в 2 т.
3. Викулин И.М., Стафеев В.И. Физика полупроводниковых приборов,1980,1990.
4. Макаров Е.А., Усольцев Н.В. Твердотельная электроника. Учебн. пособие. НГТУ, 2004.
5. Ферри Д., Эйкерс Л., Гринич Э. Электроника ультрабольших ИС,1991.
6. Сугано Т. Введение в микроэлектронику,1988
7. Россадо Л. Физическая электроника и микроэлектроника,1991.
8. Тугов Н.М., Глебов Б.А., Чарыков Н.А. Полупроводниковые приборы,1990.
9. Аваев Н.А., Наумов Ю.Е., Фролкин В.Г. Основы микроэлектроники.-

М.: Радио и связь, 1991.