Еднопреходни транзистори


Категория на документа: Други


Еднопреходни и лавинни транзистори , устройство, принцип на действие, приложение.

ЕДНОПРЕХОДНИ ТРАНЗИСТОРИ

Еднопреходните транзистори (ЕТ)са полупроводникови прибори с един PN преход .Характерно за тях е наличието на участък с отрицателно диференциално съпротивление във волт-амперната им характеристика. Действието на еднопреходните транзистори се основава на изменението на обемното съпротивление на полупроводника при инжекция на токоносители в него.Тези транзистори се различават от полевия транзистор с PN преход по това , че PN преходът е със значително по малка площ и е свързан в права посока.
Фиг.1 Схема на свързване и характеристики на ЕТ
а) схема на свързване б) ВАХ в) графично означение на ЕТс Р база.

Понастощем съществуват около 80 различни типови структури на ЕТ, предназначени за използване в различни схеми. Ще разгледаме само три от тях.

2. ТИПОВЕ СТРУКТУРИ НА ЕТ .

2.1.ЕТ със стълбовидна структура .
Първите ЕТ са с т.нар. стълбовидна структура (СС).Това название е много подходящо , тъй като изходният материал представлява равномерно легирано стълбче от N силиций със специфично съпротивление ρ=50-100Ωcm и размери 0,25Х 0,2Х 0,8mm.Подложката на транзистора е направено от BeO-керамика , в която е направен прорез.Двете страни на подложката са покрити галванично със злато , върху което е нанесен слой от евтектична сплав на злато и антимон(антимона се добавя за получаване на преходен слой от N+).Силициевото стълбче се разполага напречно върху прореза и при подходяща температура се изготвят базовите контакти В1 и В2.(фиг.2).

фиг.(2)ЕТ със стълбовидна структура. фиг.(2.1) опростена стълбовидна структура.

Емитерният PN преход се създава чрез сплавяне на алуминиева нишка с диаметър около 80µm откъм противоположната страна на базовите контакти . Емитерният преход е разположен асиметрично - по близо до базата В2 .Тази конструкция дава възможност да бъдат лесно оптимизирани електрическите параметри на ЕТ.Повърхността на готовия прибор се пасивира с тънък оксиден слой , след което той се затваря в херметичен корпус. И трите извода на ЕТ са изолирани от корпус. Стълбовидната конструкция има следните предимства :
а).Увеличена механична стабилност на прибора.При вибрации и удари активната част е подложена на незначителни натоварвания.
б). В случай на термично натоварване (термични цикли)вероятността за повреда на прибора е намалена , тъй като коефициентите на температурното разширение на Si-и ВеО- керамиката са еднакви .Унифицираният механичен строеж на прибора може да бъде контролиран и позволява получаването на добра повтаряемост на параметрите на ЕТ.
Ето защо ЕТ със СС имат висока надеждност .Интензивността на отказите на транзистора е около 0,1% / 1000h работа.Най- критичните параметри на ЕТ (RBB-междубазово съпротивление и ɳ-коефициент на предаване) след 1000h работа се изменят с не повече от 1-2%.Поради това степента на легиране и площта на стълбчето са постоянни , напрежението се разпределя равномерно по дължината на стълбчето фиг.(2.1), а коефициентът на предаване (ɳ) се определя от геометричните размери на стълбчето.
(1).ɳ=l1lBB.
Междубазовото съпротивление е :
(2).RBB=ρlBBA, където А е площта на сечението на силициевото стълбче.
2.2.ЕТ с кубична структура.
Вторият тип сплавен ЕТ е с кубична структура(КС).Изходният материал при него е е силиций със специфично съпротивление 50-100Ωсm. Монокристалът от N силиций е с размери 0,3х 0,4х 0,4 mm(приблизително куб) посредством евтектична сплав от злато- антимон се запоява към подложката от ковар.По този начин базата В2 има галваничен контакт с корпуса. Това осигурява много добро топлоотвеждане от активната част на ЕТ фиг.(2.2).
Фиг.(2.2) схематична конструкция на ЕТ с КС.

Базовият контакт В1 се оформя чрез галванично запояване на златна нишка с диаметър 50µm.Контактът е разположен от противоположната страна на кубчето спрямо контакта В2 и е малко изместен от центъра .Контактът изглежда като полусфера с напречно сечение малко по- малко от сечението на силициевото кубче.В този случай за междубазовото съпротивление може приблизително да се запише :
(3) RBB≅ρπd.
Емитерният PN преход се оформя странично на разстояние l от В1 чрез сплавяне на алуминиева нишка с диаметър D= 80µm .Особеност на това разположение е , че електричесткото поле е нехомогенно. Следователно според диференциалния закон на Ом плътността на тока близо до базата В1 е много висока. С това се постига висока стойност на коефициента на предаване независимо от близостта на емитера и базата В1.Ако се предположи , че полето е радиално , коефициентът на предаване е :
(4). ɳ=ld2+l.
2.3.ET с планарна структура.
Общ недостатък на ЕТ с СС и КС е , че производството им е икономически неизгодно в съвременните условия на полупроводниковата техника.Водещите фирми производители разработват нова конструкция на ЕТ , която е съвременна , евтина , високонадеждна и удобна за поставяне в корпус. За създавaне на този тип ЕТ се използва планарна технология . Някои основни етапи са показани схематично на фиг.(2.3)

Фиг.(2.3) Най - важните операции при производството на планарни ЕТ

Пластинката от високоомен силиций се пасивира със защитен слой окис. В защитния слой се отваря прозорец , през който чрез дифузия на бор се създава Р силиций.По този начин се образува емитерния преход фиг.(2.3) а
От фиг.2.3 б се вижда, че върху емитерния преход отново се нанася защитен слой , след което се отварят прозорци за базовия контакт В1 и разделителния пръстен .С подходяща добавка на фосфорни съединения чрез дифузия се създава N+ силиций.След това повърхността се покрива отново с оксиден слой .Чрез селективно ецване се създават местата на металните контакти за базата В1 и емитера .Върху горната повърхност се изпарява алуминий , а върху долната злато фиг(2.3) а. С едно последно ецване се оформят окончателно контактите. Пластинката се скрайбира с диамантена глава по средата на делителния пръстен . В резултат на това се получават няколко хиляди чипове с цилиндрична форма фиг. (2.3) г.
Параметрите RBB и ɳ могат да се запишат по следния начин:
(5). RBB≈ρa2

(6). ɳ=ba2+b

Най - важни параметри на ЕТ
Таблица 1.
Параметри на ЕТ
Типични стойности

СС
КС



Сподели линка с приятел:





Яндекс.Метрика
Еднопреходни транзистори 9 out of 10 based on 2 ratings. 2 user reviews.