Многоэмиттерные транзисторы

Многоэмиттерные транзисторы (МЭТ) составляют основу цифровых ИМС транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ). Имея общий коллектор и базу, МЭТ содержат до 8 эмиттеров. Структура МЭТ и его топология показана на рис. 6.14.

Особенность работы МЭТ состоит в том, что в любом состоянии схемы коллек­торный переход всегда открыт, а эмиттерные переходы могут быть либо откры­тыми, либо закрытыми. При этом возможны три комбинации состояний р-п- переходов. Если все эмиттерные переходы открыты, то в транзисторе существует режим насыщения и токи протекают так, как это показано на рис. 6.15, а, при этом i_к существенно меньше токов i_э1 и i_э2, так как последовательно с коллекторным пе­реходом включено сопротивление r'_к, которое больше сопротивления r'_э. Если на эмиттерные переходы поданы обратные напряжения от источника управляющих сигналов, то транзистор работает в инверсном режиме (рис. 6.15, б). В этом слу­чае возрастает ток i_к, а суммарный ток всех эмиттеров в соответствии с уравнени­ями Эберса—Молла будет равен

(6.4)

Поскольку на открытом коллекторном переходе напряжение u_к.п ≈ 0,7 В, то в этом уравнении второе (отрицательное) слагаемое оказывается существенно больше первого (положительного), поэтому в эмиттерных цепях будут протекать сравни­тельно большие отрицательные токи, потребляемые от источников управляющих сигналов. Чтобы уменьшить эти токи, необходимо уменьшить инверсный коэф­фициент передачи транзистора ά_i что достигается путем искусственного увели­чения сопротивления пассивной базы. Для этого внешний вывод базы соединяют с активной областью транзистора через узкий перешеек (см. рис. 6.14, а), обла­дающий сопротивлением 200-300 Ом. Протекая через этот перешеек, ток базы создает на нем падение напряжения, вследствие чего прямое напряжение на кол­лекторном переходе будет больше в области пассивной базы и меньше в области активной базы. Поэтому инжекция электронов из коллектора в базу будет проис­ходить преимущественно в области пассивной базы (см. рис. 6.14, б). При этом возрастает длина пути, проходимого электронами через базу, в результате чего инверсный коэффициент передачи сс₍ уменьшается до 0,005-0,05.

Если один из соседних переходов открыт, а другой закрыт (рис. 6.15, в), то сказыва­ется влияние горизонтальной паразитной структуры типа п-р-п (см. рис. 6.14, в), образованной соседними эмиттерами и разделяющей их p-областью. Через эту структуру протекает ток, потребляемый от источника управляющих сигналов, подключенного к закрытому переходу. Для ослабления паразитного транзистор­ного эффекта приходится увеличивать расстояние между соседними эмиттерами до 10-15 мкм.