Биполярными транзисторами

Работа биполярных транзисторов основана на явлениях взаимодействия двух близко расположенных р-п переходов. Различают плоскостные и точечные биполярные транзисторы. Переходы в точечных биполярных транзисторах имеют малую площадь и аналогичны по конструкции переходам в точечных диодах. Такие транзисторы не получили существенного распространения.

В рассмотренном случае база является общим электродом входной и выходной цепей. Такая схема включения биполярного транзистора называется схемой с общей базой (ОБ) . Для усиления сигнала применяются также схемы включения биполярных транзисторов с общим коллектором (ОК) и общим эмиттером (ОЭ) . Последнюю рассмотрим более подробно, так как она наиболее распространена ( 10.16).

Основное достоинство биполярных транзисторов — высокое быстродействие при достаточно больших токах коллектора. Наличие внешних теплоотводов позволяет работать биполярным транзисторам при мощности рассеяния до 50 Вт и токах до 10 Л. Основной недостаток - относительно небольшие сопротивление входной цепи биполярного транзистора, включенного по схеме с ОЭ (1-10 кОм), и плотность размещения при производстве интегральных микросхем.

Вместо биполярных транзисторов в дифференциальном усилителе могут применяться полевые транзисторы.

Для биполярных транзисторов, включенных по схеме с ОЭ, ,02 /Б (/-б-)2 + 0,02 /к у~1,

Типичные вольт-амперные характеристики интегрального транзистора, близкого к изображенному на 1.1, приведены на 1.3. (для схемы с общим эмиттером). Они не отличаются от аналогичных характеристик дискретных биполярных транзисторов. Особенностью интегральных транзисторов, как отмечалось, является большая, чем у дискретных, величина сопротивления насыщения гк. В связи с этим начальные, восходящие участки вольт-амперных характеристик, наклон которых характеризуется производной diJdVK— гк, для интегральных транзисторов обычно проходят более полого, чем для дискретных.

МДП-транзисторы с индуцированным каналом находят более широкое применение, так как структуры такого типа могут изготавливаться в течение одного цикла диффузии, формирования областей истока и стока. Благодаря изоляции обратно смещенным р — n-переходом областей истока, стока и канала от остального объема подложки, соседние МДП-приборы не имеют гальванической связи и не требуют какой-либо дополнительной изоляции. По этой причине, а также благодаря меньшим геометрическим размерам самих структур плотность упаковки ИМС на МДП-транзисто-pax в несколько раз выше, чем для биполярных транзисторов.

Рассмотрение эквивалентной схемы МДП-транзи-стора для режима малых сигналов ( 1.11) показывает, что его частотные свойства определяются главным образом емкостями затвора Сзи и Сзс- Частота единичного усиления, используемая для оценки частотных свойств МДП-приборов, как и для биполярных транзисторов, определяется как

Сочетание в одной микросхеме МДП-транзисторов р- и n-типов (комплементарные или дополняющие транзисторы) позволяет осуществить наиболее экономичные электронные схемы. Изготовление комплементарных структур, как и в случае биполярных транзисторов, требует дополнительных технологических операций и несколько повышает стоимость ИМС.

концентрации. Такой вариант диффузионного процесса применяется обычно при изготовлении базовых областей биполярных транзисторов. После окончания процесса диффузии в определенную диффузионную область (например, в область базы биполярного транзистора) неизбежны повторные циклы нагрева подложки при окислении, диффузии эмиттера и повторном окислении перед травлением окон для контактов и т. д. Учитывая, что аргументом, определяющим профиль концентрации в (2.15) и (2.16), является произведение Dt (где коэффициент диффузии D, зависящий от температуры, имеет различные значения в разных циклах диффузии), эффективное значение аргумента Dt можно определить из соотношения

Интегральная инжекционная логика (И2Л) является дальнейшим развитием логических устройств на базе биполярных транзисторов ( 3.8). Особенностью ее является совмещение коллекторной области инжек-ционной части (транзистор Т1) с базовой областью переключающего транзистора Т2 и базы инжектора — с эмиттером переключающей части схемы. Оба транзистора (Т1, включающий области рг — пх — pz, и Т2, включающий области пг — /?2 — п2) могут быть изго-

Наиболее распространена схема дифференциального усилительного каскада, называемого также параллельно-балансным каскадом, на основе моста постоянного тока ( 10.70), плечи которого образованы резисторами гК1 - гК2 и биполярными транзисторами VS\ и V&2 одного типа, включенными по схеме с ОЭ.

По типу ЗЭ различают биополярные ЗУ с биполярными транзисторами (с ТТЛ- или ЭСЛ-схемами) и МОП-ЗУ с МОП-транзисторами. Биполярные ЗУ. В биполярных интегральных ЗУ в качестве ЗЭ используется статический триггер на двух многоэмиттерных транзисторах с непосредственными связями ( 4.9).

h-параметры биполярных транзисторов. Для расчета и анализа устройств с биполярными транзисторами используют так называемые /i-параметры транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером.

Биполярными транзисторами называются активные полупроводниковые приборы с двумя /7-и-перехо-дами и тремя электродами (внешними выводами). Главным отличием этой группы транзисторов является то, что для обеспечения их нормальной работь! необходимо использовать носители зарядов двух типов — электроны и дырки.

Наиболее распространена схема дифференциального усилительного каскада, называемого также параллельно-балансным каскадом, на основе моста постоянного тока ( 10.70), плечи которого образованы резисторами гК1 =гК2 и биполярными транзисторами VS\ и VSi одного типа, включенными по схеме с ОЭ.

Наиболее распространена схема дифференциального усилительного каскада, называемого также параллельно-балансным каскадом, на основе моста постоянного тока ( 10.70), плечи которого образованы резисторами гК1 = гкг и биполярными транзисторами VS\ и VSi одного типа, включенными по схеме с ОЭ.

МОП-транзистор с изолированным затвором может работать на частоте до 750 Мгц и выше. Входное сопротивление МОП-транзисторов достигает 1015 ом, крутизна характеристики доходит до 30 ма/в, рабочий ток в цепи стока составляет 5 -т- 30 ма, рабочее напряжение Uc ^ 12 в. Усиление по мощности достигает 20 дб на частоте 200 Мгц. В заключение следует отметить, что полевые транзисторы и особенно их разновидность — МОП-транзисторы имеют ряд существенных преимуществ перед обычными биполярными транзисторами с двумя «-/?-переходами.

Для изготовления матричных БИС среднего быстродействия используются БМК, в которых ячейки матрицы состоят из И2Л или И3Л-структур. Большой практический интерес представляют такие БМК для изготовления аналого-цифровых матричных БИС. Технология изготовления кристаллов с И2Л-структурами хорошо совмещается с технологией изготовления кристаллов с обычными биполярными транзисторами ( 2.14), поэтому на одном кристалле может быть сформировано две матрицы, одна из которых используется для изготовления цифровых узлов и блоков (матрица с И2Л-структурами), а другая — для изготовления аналоговых узлов и буферных элементов, хорошо совмещаемых с БИС, построенными по ТТЛ-, я-МОП- или КМОП-технологии. Использование И2Л-структур позволяет достигнуть высокой плотности компо-новки элементов в цифровых устройствах.

Схемы с биполярными транзисторами. В кристалле кремния методом диффузии или методом эпитаксиального выращивания могут быть получены зоны'с электропроводностью р- или n-типов. Располагая эти

По сравнению с биполярными транзисторами полевые обладают рядом преимуществ.

3. Более высокая по сравнению с биполярными транзисторами устойчивость против температурных воздействий.