И.П. Жеребцов - Основы электроники (1115520), страница 47
Текст из файла (страница 47)
Представляет собой пару транзисторов, соединенных так, что получается элемент с очень высоким коэффициентом )3. Чаще всего встречается так называемая нара Дарлингтона (рис. 9.12). На основании схемы можно установить следующие соотношения: )ез = )н = Фз + 1) )е1 (9 1) ~» = )х~ + )хз = рз(в + (3з)еь (9 2) Рис. 9.12. Электрическая схема составного транзнсз ора Если значение (зз подставить во второе равенство и разделить это равенство на )е, то получим результирующий коэффициент усиления составного транзистора: )3 = бз+ Рз+ (3~(3з = ВА (93) При )3, = )3з = 100 получаем (3 =!0~.
Практически )3 может достигать нескольких тысяч. Транзистор с барьером Шотки. Это биполярный транзистор, у которого кол- а) 3 Б К б) Рис. 9.13. Структура (а) и электрическая схема (б) транзистора с барьером Шстки лекторный переход шунтироваи диодом Шотки. Как было показано в 9 2.4, диод Шотки имеет контакт металла с полупроводником и обладает выпрямляющими свойствами. Его достоинство — отсутствие диффузионной емкости, и за счет этого рабочие частоты диода достигают 15 ГГц. На рис. 9.13 показаны схема транзистора с барьером Шотки и структура такого транзистора в полупроводниковой ИС. В нем алюминиевая металлизация обеспечивает невыпрямляющий контакт с базой типа р, но создает выпрямляющий контакт, т.
е. диод Шотки с коллектором типа и. При работе такого транзистора в режиме ключа значительно повышается быстродействие. Транзистор быстрее переходит нз открытого состояния в закрытое. Диоды (транзисторы в диодиом включении). Ранее диоды ИС выполнялись в виде структуры из двух областей с различным типом электропроводности, т. е. в виде обычного и — р-перехода. В последние годы в качестве диодов стали применяться биполярные транзисторы в диодном включении.
Это оказалось удобным для производства. Возможны пять вариантов диодного включения транзистора. Они показаны на рис. 924 и несколько отличаются друг от друга параметрами. В варианте БК вЂ” Э замкнуты накоротко база и коллектор. У такого диода время восстановления, т. е. время переключения из открытого состояния в закрытое, наименьшее — единицы наносекунд.
В варианте Б — Э используется только эмиттерный переход. Время переключения в этом случае в несколько раз больше. Оба этих варианта имеют минимальную емкость (десятые доли 151 БЗ-М 5 )1 бК-Э Рпс. 9.14. Варианты использования транзисторов в качестве диодов а) И 3 И 3 С 152 пикофарада) и минимальный обратный ток (0,5 — 1,0 нА), однако и минимальное пробивное напряжение. Последнее несущественно для низковольтных ИС. Вариант БЭ вЂ” К, в котором закорочены база и эмиттер, и вариант Б — К (с использованием одного коллекторного перехода) по времени переключения и емкости примерно равноценны варианту Б — Э, но имеют более высокое пробивное напряжение (40 — 50 В) и больший обратный ток (15 — 30 нА). Вариант Б— ЭК с параллельным соединением обоих переходов имеет наибольшее время переключения (100 нс), наибольший обратный ток (до 40 нА), несколько большую емкость и такое же малое пробивное напряжение, как и в первых двух вариантах.
Чаше всего используются варианты БК-Э и Б — Э. Некоторые из рассмотренных вариантов диодов иногда применяют в качестве стабилитронов. Для стабильного напряжения 5-10 В используют вариант Б — Э при обратном напряжении в режиме электрического пробоя. Стабильные напряжения, кратные прямому напряжению 0,7 В, получают при последовательном соединении диодов (вариантов) БК вЂ” Э, работающих при прямом напряжении. Температурный коэффициент напряжения (ТКН) в таких стабилитронах составляет единицы милливольт на кельвин. Наименьший ТКН получают при последовательном встречном соединении двух диодов л~ — р. По структуре они аналогичнь! транзистору, у которого сделаны две эмиттерные области (рис.
9.15). Один диод работает в режиме электрического пробоя, а другой — при прямом напряжении. Поскольку ТКН при прямом и обратном напряжении имеет разные знаки, то проявляется эффект компенсации и результирующий ТКН получается менее 1 мВ/К. Рис. 9.!5. Стабилитроп из двух диодов для температурной компенсации Полевые транзисторы с л — р-переходом. Эти транзисторы могут быть изготовлены совместно с биполярными - на одном кристалле.
На рис. 9.16, а показана структура планарного подевого транзистора с л-каналом. В «кармане» и-типа созданы области (л+-типа) стока и истока и область (р-типа) затвора, Сток расположен в центре, затвор вокруг него. Для уменьшения начальной толщины канала иногда внутри делают скрытый слой р , но это связано с Рис. 9.16. Полевой транзистор полупроволпиковой ИС с каналом л-типа (а) и р-типа (б) усложнением технологических процессов. Другой вариант полевого транзистора— с каналом р-типа — изображен на рис. 9.16,б. Его структура совпадает со структурой обычного и — р — и-транзистора.
В качестве канала используется слой базы. МОП-транзисторы. Биполярные транзисторы в ИС все больше вытесняются транзисторами типа МОП (нли МДП). Это объясняется важными преимуществами МОП-транзисторов, в частности их высоким входным сопротивлением и простотой устройства. Особенно просто изготовляются МОП- транзисторы с индуцированным каналом. Для них в кристалле р-типа надо лишь создать методом диффузии области и' истока и стока (рис.
9Л7,а). На переходах между этими областями и подложкой поддерживается обратное напряжение, и таким образом осуществляется изоляция транзисторов от кристалла и друг от друга. Аналогична изоляция канала от кристалла. Несколько сложнее изготовление на подложке типа р МОП-транзистора с каналом р-типа, так как для подобного транзистора необходимо сначала сделать «карман» и-типа (рис. 9.17,б).
В некоторых ИС находят применение пары МОП- транзисторов с каналами и- и р-типа. и) и В С В) и В С Рис. 9.17. МОП-транзистор полупроводниковой ИС с янлуцироввииыы каналом »-типв (а) и Р-типа (б) 3' 1 т2 ВхоВ Выход Рпс. 9.18. Схема пнверторв пв комплемен- т«рных транзисторах Такие пары называют комплементарными транзисторами (КМОП или КМДП). Комплементарные транзисторы применяются в ключевых (цифровых) схемах и отличаются очень малым потреблением тока и высоким быстродействием. Встречаются также ИС, в которых на одном общем кристалле изготовлены биполярные и МОП-транзисторы. .Примером использования комплементарных транзисторов может служить схема ипвертора, широко применяемая в различных цифровых (логических) устройствах.
В схеме на рис. 9.!в показаны транзисторы с индуцированными каналами и- и р-типа. Их затворы соединены параллельно и являются входом; стоки также соединены параллельно и являются выходом. Для источника питания Е транзисторы соединены последовательно. При подаче на вход положительного или отрицательного напряжения индуцированный канал возникает в одном или в другом транзисторе, т. е.
один транзистор отпирается в то время, когда другой заперт. Если заперт транзистор Т„ а Т, отперт, то на выходе будет напряжение, близкое к Е. При запертом транзисторе Т, и отпертом Тз выходное напряжение близко к нулю. Таким образом, схема может находиться в одном из двух различных состояний. Поскольку в любом из этих состояний один транзистор заперт, то вся схема потребляет от источника питация ничтожно малый ток, Технология изготовления МОП- транзисторов непрерывно совершенствуется, и в настоящее время существует несколько различных типов структур 153 таких транзисторов.
Однако основной принцип их работы не меняется. Транзисторы в микрорежиме. Работа транзисторов при очень малой мощности необходима в некоторых электронных устройствах, н прежде всего во многих схемах микроэлектроники. Для биполярных транзисторов принято считать микрорежимом их работу при токе коллектора менее 100 мкА. В ряде случаев токи снижаются до наноампер. Напряжение коллектор — база для мнкрорежима обычно бывает от десятых долей вольта до нескольких вольт. В микрорежиме существенно изменяются параметры транзистора. Значительно уменьшается коэффициент передачи тока и снижается быстродействие, транзистор становится более низкочастотным. Зато входное сопротивление резко возрастает и доходит до десятков и сотен килоом даже при включении транзистора с общей базой.
Для повышения граничной частоты в специальных микро- мощных транзисторах снижают емкости переходов за счет уменьшения их площади. У полевых транзисторов при работе в микрорежиме снижается крутизна и ухудшаются частотные свойства. Резисторы. В полупроводниковых ИС используются так называемые диффузионные резисторы, представляющие собой созданные внутри кристалла области с тем или иным типом электропроводности. На рис, 9.19 показаны структуры таких резисторов. Сопротивление диффузионного резистора зависит от длины, ширины и толщины области, выполняющей роль резистора, и от удельного сопротивления, т.
е. от концентрации примесей. Резистор типа р 1рис. 9.19, а) делается одновременно с базами транзисторов. В этом случае удельное сопротивление составит сотни ом на квадрат и могут быть получены номиналы до десятков килоом. Для увеличения сопротивления иногда резистор делают зигзагообразной конфигурации. Если необходимы относительно малые сопротивления (единицы и десятки ом), то резисторы изготовляют одновременно с эмнттерными областями типа и (рис. 9.19, б) транзисторов.
Температурный коэффициент диффузионных полу- 154 а) Рпс. 9.19. Диффузионные резисторы полупро- водниковых ИС проводниковых резисторов получается равным десятым долям процента на кельвин.и менее. Допуск (отклонение от номинала) составляет ~ (15 — 20) %, а иногда и более. В последнее время помимо метода диффузии дпя изготовления резисторов ИС стали применять метод ионной имллантанип.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
