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 С_бк 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.