Транзисторы изготавливаются

При изменении э. д. с. источника коллекторного питания Ei или смещения Ег изменяются токи обоих транзисторов и потенциалы их коллекторов. Если транзисторы идентичны и сопротивления резисторов R2, R3 в точности равны, то тока в резисторе ^н за счет изменения э. д. с. Ei, E2 не будет. Если транзисторы не совсем идентичны, то появится ток в нагрузочном резисторе, однако он будет значительно меньше, чем в обычном, небалансном УПТ.

Задача 2.23. На 2.15 представлена схема дифференциального усилителя. Транзисторы идентичны и имеют следующие параметры: (3=100; гэ=100Ом. Чему равно напряжение на нагрузке RH, если С/вх1 = 1В, а ?/вх2 = 1,1В?

Задача 2.25. На 2.16 представлена схема с эмиттерной связью. Найти напряжение выходного сигнала, если транзисторы идентичны и имеют параметры: (3=100; гэ=100Ом; гБ = 200Ом; /-к = ЗОкОм. Входные напряжения: С/вх1 = + 1В, С/„2 = 1,1В.

Задача 3.26. В схеме дифференциального усилителя в цепи эмиттера установлен генератор стабильного тока ( 2.17). Рассчитать коэффициент ослабления синфазных сигналов. Транзисторы идентичны и имеют следующие параметры: Р=100; гэ = 50 Ом; ГБ = 200 Ом; г*к = 30 кОм.

Задача 2.27. Предконечный каскад ( 2.18) является одновременно схемой сдвига уровня и должен обеспечивать равенство нулю выходного напряжения, когда Ет = 0. Найти коэффициент передачи каскада по напряжению и коэффициент усиления по току при заданных значениях элементов схемы. Транзисторы идентичны: гэ = ЗООм; гБ = 200 Ом; А21Э=100; -

Задача 2.44. В двухкаскадном усилителе с ОЭ («двойка по напряжению», 2.28) применена последовательная отрицательная обратная связь по напряжению. Транзисторы идентичны: (3 = 40; гэ = 20 Ом; гБ=120Ом; Гк = 20кОм. Определить усилительные параметры схемы.

вход). Если плечи моста симметричны (транзисторы идентичны, а RKI — RKz) и f/вх = 0, то начальные токи покоя транзисторов одинаковы. При этом напряжения на коллекторах UK\ и f/K2 относительно заземленной точки схемы также равны, поэтому разность потенциалов между коллекторами (на нагрузке Rn) равна нулю. Изменение напряжения питания, температуры или воздействие какого-либо другого дестабилизирующего фактора вызывает равные приращения начальных токов транзисторов, что обусловливает равные приращения напряжений на коллекторах 6t)Ki — 6t/K2. Однако баланс моста при этом сохраняется и напряжение на нагрузке (напряжение дрейфа) равно нулю. При наличии входного сигнала (t/BX > 0) приращения коллекторных токов, а следовательно, и напряжений на коллекторах будут равны, но противоположны по знаку, что приводит к разбалансу моста и появлению на нагрузке разности потенциалов (1/ВЫх =7^0), за счет ко-

При симметричных плечах схемы (транзисторы идентичны, а /?к) = /?„2 = RK) и отсутствии входных сигналов ДУ сбалансирован и напряжение между коллекторами (на выходе) равно нулю. Поскольку ток /о делится пополам между плечами, потенциалы коллекторов обоих транзисторов одинаковы: UKO = ?/ВЫх1 = = У.ых2 = ?к - (/о/?к)/2 ( 4.28, б).

ется коллекторный ток A/KI = = .\/.^-, так как транзисторы идентичны. При этом А^кз: = = М/кз>, ^^г.ых==0 и дрейф снова отсутствует. Любые симметричные изменения в схеме не вызывают дрейфа нуля. В реальных каскадах симметрия элементов неполная, по дрейф по сравнению с каска-дамп, рассмотренными в § 2.1 — 2.5, снижается на несколько порядков, что позволяет подавать на вход каскадов весьма малые напряжения, которые

моста, двумя плечами которого являются внутренние сопротивления транзисторов 7\ и Т2, а двумя другими — резисторы RKI и RX2- К одной диагонали моста подключен источник питания Ек, а к другой - внешняя нагрузка RH. Входной сигнал постоянного или медленно изменяющегося тока прикладывается к базам обоих транзисторов (симметричный вход). Если плечи моста симметричны (транзисторы идентичны, a RKi = ЯК2) и UBX = 0, то начальные токи покоя транзисторов одинаковы. При этом напряжения на коллекторах [7к1 и UK2 относительно заземленной точки схемы также равны, поэтому разность потенциалов между коллекторами (на нагрузке RH) равна нулю. Изменение напряжения питания, температуры или воздействие какого-либо другого дестабилизирующего фактора вызывают равные приращения начальных токов транзисторов, что обусловливает равные приращения напряжений на коллекторах Д1/к1 = Д1/к2. Однако баланс моста при этом сохраняется и напряжение на нагрузке (напряжение дрейфа) равно нулю. При наличии входного сигнала (17ВХ > 0) приращения коллекторных токов, а следовательно, и напряжений на коллекторах будут равны, но противоположны по направлению, что приводит к разбалансу моста и появлению на нагрузке разности потенциалов (1/вых + 0), за счет которой в резисторе RH протекает ток усиленного сигнала.

При симметричных плечах схемы (транзисторы идентичны, a RKi = RK2 = Кк) и отсутствии входных сигналов ДУ сбалансирован и напряжение между коллекторами (на выходе) равно нулю. Поскольку ток /о делится пополам между плечами, напряжения на коллекторах обоих транзисторов одинаковы и равны l/rt = С7ВЫХ, = 1/вых2 = ЕК - (/ой,)/2 ( 7.41, б).

— Л/к.1, так как транзисторы идентичны. При этом A6'xsi =

Диффузионно-сплавные транзисторы. Такие транзисторы изготавливаются из германия га-типа, который является базовым слоем. В лунки, протравленные на этом слое, вводятся акцепторные и донорные примеси. При нагреве до 900° С сплавы переходят в жидкое состояние (как при сплавной технологии) и одновременно имеет место диффузия 'примесей в базовый, слой, поэтому транзисторы называются диффузионно-сплавными. Их конструкции в обычном и коаксиальном исполнении приведены на 7.1, а параметры —в ia4a 7,1. В отличие от сплавных транзисторов, кор-

Поскольку принцип действия всех типов биполярных транзисторов основан на взаимодействии р-п переходов, то понятно, что это взаимодействие будет тем сильнее, чем меньше расстояние между ними. Поэтому биполярные транзисторы изготавливаются с толщиной базовой области, определяющей расстояние между переходами, не более 1 мкм. Условное графическое обозначение биполярного транзистора и его внешний вид приводятся на 5.3.

По технологии изготовления транзисторы подразделяются на сплавные, диффузионные, конверсионные, диффузионно-сплавные (сплавно-диффузионные), планарные, меза-планарные, эпитаксиально-мезапланарные (меза-эпитакси-ально-планарные), ионно-имплантационные. Современные транзисторы изготавливаются в основном по эпитаксиаль-но-планарной технологии, а высоковольтные — по мезапла-нарной и эпитаксиально-мезапланарной технологии исключительно на основе кремния.

Биполярные транзисторы изготавливаются в дискретном исполнении и в качестве компонентов и элементов интегральных микросхем (ИС). В последнем случае предусматриваются конструктивно-технологические меры электрической изоляции транзисторов и других элементов ИС друг от друга.

Современные дискретные и интегральные биполярные транзисторы изготавливаются по методу двойной односторонней диффузии (§2.1.3) и имеют неравномерное распределение легирующей примеси в базе, что обусловливает наличие встроенного электрического поля (§ 2.2.1). Неосновные носители заряда, пересекающие базу, перемещаются

В соответствии с действующим ГОСТ обозначение типа полевого транзистора содержит четыре элемента. Первый элемент — цифра 2 или буква К, они показывают, что полевые транзисторы изготавливаются на основе кремния. Второй элемент — буква П, определяет принадлежность К классу полевых приборов. Третий элемент — цифра, указывает основное назначение транзистора, определяя граничную частоту и рассеиваемую мощность. Четвертый и пятый элементы обозначения указывают на порядковый номер разработки данного типа транзистора и обозначаются цифрами от 01 до 99. Шестой элемент обозначения (буквы от А до Я) относит прибор к определенной группе по какому-либо параметру. Используется также семиэлементное обозначение транзисторов, отличающееся трехзначным номером разработки. Например, КП7235Г означает: кремниевый полевой транзистор с граничной частотой до 30 МГц и рассеиваемой мощностью болбше 1 Вт, предназначенный для устройств широкого применения, номер разработки 235, группа Г с классификационным параметром: крутизна 5=6-^12 мА/В (см. § 4.4.1).

Дрейфовые транзисторы изготавливаются методом диффузии примесей в твердое тело. При диффузии примеси в базе распределяются неравномерно, что приводит к образованию внутреннего электрического поля, способствующего ускоренному перемещению неосновных носителей от эмиттера к коллектору. В этом случае механизм движения носителей носит не столько диффузионный, сколько дрейфовый характер, поэтому такие транзисторы принято называть дрейфовыми.

Современные биполярные транзисторы изготавливаются на основе монокристаллического кремния по диффузионной технологии с использованием планарного процесса. Базовая ячейка транзистора л-р-п-ти-па представлена на 2.3. Такую структуру имеет большинство со-

зонтальную структуру базовой ячейки ( 2.15). В первом случае исток и затвор располагаются на верхней стороне кристалла, а сток — на нижней. Для горизонтальной ячейки характерен планарныи вариант расположения всех основных выводов — сверху кремниевой пластины. В настоящее время все высоковольтные ОМДП-транзисторы изготавливаются только с вертикальной структурой. Исходным материалом опять же является высоколегированная подложка п+-типа (для п-канальных транзисторов). Для вертикального варианта обратная сторона подложки служит контактом к области стока. На подложке выращивается высокоомный эпитаксиальныйлГ-слой, после чего с помощью операций окисления, маскирования и травления переходят к диффузионным процессам по созданию р-области канала и высоколегированного л+-истока. В горизонтальной структуре проводится также диффузия области л+-стока. Затем следует заключительная операция металлизации соответствующих выводов. При сравнительно одинаковой технологии изготовления ЭМДП- и УМДП-транзисторов вертикального типа первые, как правило, имеют более высокое пробивное напряжение, а вторые более низкое сопротивление канала в открытом состоянии. Это связано с тем, что инверсионный слой в р-области ОМДП-транзистора расположен в горизонтальной плоскости, тогда как у V-образного транзистора — под некоторым углом, что уменьшает толщину эпитаксиального слоя, определяющего параметры пробивного напряжения и сопротивления открытого ключа.

2. Транзисторы изготавливаются при низких температурах (< 350°С), так что возможно их применение в приборах большой площади на стеклянных подложках малой стоимости.

2. Транзисторы изготавливаются при низких температурах (< 350°С), так что возможно их применение в приборах большой площади на стеклянных подложках малой стоимости.

Угол Холла обычно мал, поэтому и магниточувстви-тельность «обычных» транзисторов также мала. В настоящее время транзисторы Изготавливаются только из германия и кремния. Поскольку подвижность носителей в германии выше, чем в кремнии, то германиевые транзисторы обладают большей чувствительностью к магнитному полю. Возможно также создание магнитотран-зисторов из антимонида индия, который имеет существенно большую подвижность носителей и следовательно, может обеспечить большую магниточувствительность. Однако транзисторы из антимонида индия могут работать только при низких температурах.