Презентация по дисциплине ОП.08 Электронная техника "n-p-n-транзисторы"

• 1 слайд

  Online-edu.mirea.ru
  Колледж приборостроения и информационных технологий
  
  ОП.08 Электронная техника
  ФИО преподавателя: Бабенко Татьяна Александровна
  e-mail: [e-mail]
  

• 2 слайд

  Тема: n-p-n транзисторы.
  
  

• 3 слайд

  ПЛАН
  1 Общие сведения
  2 Структура интегрального транзистора с изоляцией p-n-переходами
  3 Типичные параметры слоёв интегрального n-p-n-транзистора
  4 Типичные параметры интегральных n-p-n-транзисторов
  5 Интегральный n-p-n-транзистор
  

• 4 слайд

  1 Общие сведения
  
  Биполярный транзистор является наиболее распространённым активным элементом в современных интегральных микросхемах.
  Структура биполярного транзистора в интегральных микросхемах (интегрального транзистора) отличается от структуры дискретного транзистора изоляцией от подложки.
  

• 5 слайд

  2Структура интегрального транзистора с изоляцией p-n-переходами
  а - поперечный разрез, б – вид сверху или топологический чертёж)
  

• 6 слайд

  2Структура интегрального 
  транзистора с изоляцией p-n-переходами
  Подложка 1 ИС имеет проводимость p-, а не n+-типа, что необходимо для создания изолирующих pn-переходов. На подложке сформирован эпитаксиальный слой 2 n-типа толщиной в несколько мкм, а в нём с помощью легирования – базовая область 3 и эмиттерная область 4 с выводами 5 и 6.
  Вывод коллектора 7 располагается сбоку от базы. Однако контакт металла со слаболегированной областью коллектора получается выпрямляющим, что недопустимо. 
  

• 7 слайд

  2Структура интегрального транзистора с изоляцией p-n-переходами
  Подложка 1 ИС имеет проводимость p-, а не n+-типа, что необходимо для создания изолирующих pn-переходов. На подложке сформирован эпитаксиальный слой 2 n-типа толщиной в несколько мкм, а в нём с помощью легирования – базовая область 3 и эмиттерная область 4 с выводами 5 и 6.
  Вывод коллектора 7 располагается сбоку от базы. Однако контакт металла со слаболегированной областью коллектора получается выпрямляющим, что недопустимо. 
  

• 8 слайд

  2Cтруктура интегрального транзистора с изоляцией p-n-переходами
  Для получения невыпрямляющего (омического) контакта создают специальную область 8 n+ - типа (область коллекторного контакта). Чтобы обеспечить малое сопротивление коллектора на границе эпитаксиального слоя с подложкой формируют «скрытый» слой 9 n+- типа. Название отражает расположение слоя 9 в глубине структуры. На рисунке .а стрелками показано протекание тока от коллекторного контакта к коллекторному переходу. Основная доля тока течёт по низкоомному пути- через область 8 и скрытый слой 9. Создавая разделительные области 10 p+ - типа, формируют изолирующий p-n- переход 11 с боковых сторон.
  
  

• 9 слайд

  2Структура интегрального транзистора с изоляцией p-n-переходами
  Изолирующий переход снизу образуется между подложкой и скрытым слоем, а также участками эпитаксиального слоя. Переход 11 (выделен жирной линией) окружает транзисторную структуру со всех сторон, образуя изолированный «карман». На переход 11 подают обратное напряжение, для чего от подложки делается вывод, подключаемый к минусу источника питания.
  

• 10 слайд

  2Структура интегрального транзистора с изоляцией p-n-переходами
  Для создания такой структуры необходимы следующие важнейшие операции: эпитаксия, пять легирований и нанесение металлической плёнки на поверхность. 
  Формирование каждого слоя, а также контактных отверстий в слое SiO2, покрывающего поверхность и рисунка проводников требует специальных масок, формируемых с помощью  фотолитографии. Всего требуется 7 фотолитографий, что вместе с числом указанных выше операций характеризует сложность технологического процесса.
  На более ранних этапах контактную область коллектора 8 формировали с помощью того же легирования, что и эмиттер, тогда её нижняя граница (показана штриховой линией на рисунке.а.) не достигала скрытого слоя. Это позволяло снизить на единицу число легирований и фотолитографий, но вело к росту сопротивления коллекторной области.
  
  

• 11 слайд

  2Структура интегрального транзистора с изоляцией p-n-переходами
  Площадь, занимаемая транзистором, много больше площади его эмиттера, где протекают основные физические процессы. Это обусловлено расположением выводов в одной плоскости, а также разделительными слоями 10. Отметим потери площади, возникающие из-за зазоров между краями: эмиттера и базы, базы и слоёв 10, контактной области коллектора 8 и разделительной области 10. Области 8 и 10 нельзя расположить «вплотную», так как возникает переход типа n+ - p+ с низким напряжением пробоя. Ширина областей 10 весьма велика из-за боковой диффузии акцепторов.
  
  

• 12 слайд

  2Структура интегрального транзистора с изоляцией p-n-переходами
  Рассмотренная структура типична для транзисторов, рассчитанных на малые токи эмиттера (не более нескольких mA), поэтому размеры эмиттера определяются не рабочим током, а разрешающей способностью фотолитографии. При этом эмиттер выполняется квадратным(рисунок.б). Если же транзистор рассчитан на большие токи, то его эмиттер делается полосковым, как и в дискретном транзисторе ), базовый контакт выполняется с обеих сторон от эмиттера, а область коллекторного контакта охватывает базу с боковых сторон. Последнее необходимо для снижения коллекторного сопротивления
  

• 13 слайд

  3 Типичные параметры слоёв интегрального n-p-n-транзистора
  RS- удельное сопротивление слоя квадратной конфигурации. Чтобы подчеркнуть последнюю оговорку вместо истинной размерности «Ом» пишут «Ом/□»
  

• 14 слайд

  4 Типичные параметры интегральных n-p-n-транзисторов
  

• 15 слайд

  5 Интегральный n-p-n-транзистор
  а-упрощенная структура с выделенным паразитным pnp-транзистором; б- упрощенная модель
  

• 16 слайд

  5 Интегральный n-p-n-транзистор
  Подложку ИС (если она p-типа) присоединяют к отрицательному потенциалу, поэтому напряжение на переходе «коллектор-подложка» всегда обратное или (в худшем случае) близко к нулю. Следовательно, этот переход можно заменить барьерной ёмкостью СКП, показанной на рисунке а. Вместе с горизонтальным сопротивлением коллекторного слоя rкк ёмкость Скп образует RC- цепочку, которая подключена к активной области коллектора. Тогда эквивалентная схема интегрального n-p-n-транзистора имеет вид рисунке б.
  Цепочка rкк–Скп, шунтирующая коллектор, - главная особенность интегрального n-p-n- транзистора. Эта цепочка ухудшает его быстродействие и ограничивает предельную частоту и время переключения. Типичные значения rкк при наличии скрытого слоя 10 Ом, для транзисторов без скрытого слоя 100 Ом. Соотношение между ёмкостями Скп и Ск( где Ск – ёмкость коллекторного pn-перехода) зависит в первую очередь от соотношения площадей соответствующих переходов и концентрации примеси в слоях подложки и коллектора и составляет Cкп = (2-3)Ск
  Пассивную область базы вместе с лежащими под ней областями коллектора и подложки можно представить как паразитный p-n-p-транзистор. На рисунке а структура такого транзистора обведена штриховой линией. В случае диэлектрической изоляции паразитный p-n-p-транзистор отсутствует, но ёмкость Cкп сохраняется, хотя по величине меньше, чем при изоляции pn-переходом.
  
  

• 17 слайд

  Спасибо за внимание!
  

Краткое описание документа:

Презентация может быть полезна студентам колледжей при изучении дисциплины "Электронная техника", а также преподавателям при подготовке к занятиям