Большая техническая энциклопедия
2 3 6
A N P Q R S U
А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я
А- АБ АВ АГ АД АЗ АИ АК АЛ АМ АН АП АР АС АТ АУ АФ АХ АЦ АШ АЫ АЭ АЯ

Активная область - база

 
Активная область базы находится под этими эмиттерными структурами. Пассивная часть базы, лежащая между этими структурами, подвергается сильному легированию с целью значительного снижения объемного сопротивления базы. Особо следует отметить, что с повышением рабочей частоты существенное значение приобретают токи смещения через эмиттерный переход. Эффект оттеснения, создаваемый этими токами, может во много раз превосходить эффект, создаваемый рекомбинационной составляющей тока базы.
Активной областью базы принято называть область, расположенную под эмиттерным электродом.
Поскольку толщина активной области базы очень мала, время пролета неосновных носителей заряда через базу не является основным фактором, определяющим частотные свойства транзистора ИМС.
В структуре транзистора можно выделить активную область базы, лежащую под эмиттером, где поток неосновных носителей практически одномерный и где протекают основные процессы токопереноса. В пассивной и периферийной областях базы П1 и П2 имеют место краевые эффекты, которые учитываются дополнительно.
Рассмотренная нами часть базы называется обычно активной областью базы.
Эф - эффективное время жизни в активной области базы без учета влияния дрейфового поля Е, созданного неравновесным распределением примеси в активной области базы дрейфовых транзисторов, По сущест-ву, для данной модели расчета значение тр должно совпадать с величиной тан.
Конструкция точечного транзистора.| Этапы изготовления и жоиструкци выращенного транзистора. У последних р-п переходы, ограничивающие активную область базы, образуются параллельными плоскостями, расположенными перпендикулярно главному направлению движения неосновных носителей от эмиттера к коллектору.
То кораспределение в реальном транзисторе в режиме асы. В части коллекторного перехода, примыкающей к активной области базы, происходит выделение, тепла.
В самом деле, в момент / 0 заряд сосредоточен в активной области базы, так как насыщение транзистора происходит в течение очень короткого переднего фронта. Затем дырки за время порядка т распространяются в пассивную область базы и сопротивление TQ уменьшается.
ГБ, пас - сопротивление пассивных областей базы; второе слагаемое учитывает сопротивление активной области базы при наличии эффекта модуляции проводимости.
К таким транзисторам относится, например, диффузионно-сплавной транзистор типа П416, имеющий толщину активной области базы 2 мкм и, как следствие, частоту / V порядка 100 - 200 Мгц, но толщину высоко-омного слоя в коллекторе 70 - 80 мкм и, как следствие, времена рассасывания 300 - 500 нсек. Более современные типы транзисторов, такие, как ГТ31Г и др., выполнены специально для работы в насыщенных импульсных схемах и имеют малые времена рассасывания.
Скрытый и - слой позволяет осуществить избирательную инжекцию и тем самым предотвратить модуляцию проводимости активной области базы п-р - / г-транзистора.
Время жизни неосновных носителей в транзисторе различно для различных объемов транзистора, таких, как активная область базы, пассивная, периферийная или соединительная область базы; тело коллектора.

В некоторых случаях неравновесные носители могут проникнуть в пассивную область базы на расстояние нескольких диффузионных длин от активной области базы. По мере того как концентрация неравновесных носителей в активной области базы начинает спадать, начинается приток неравновесных носителей в активную область базы из пассивной области базы.
Конструкция точечного транзистора.| Этапы изготовления и жоиструкци выращенного транзистора. Точечные контакты устраивались на очень малом расстоянии друг от друга ( десятки микрон), которое определяло ширину активной области базы и, следовательно, частотный предел транзистора.
Диоды Шоттки, включенные параллельно коллекторным переходам многоколлекторного п - р - n - транзистора, выполнены в активной области высокоомной базы п - р - п-транзистора. Топологическое решение диодов таково, что металл омического контакта к коллектору п - р - n - транзистора одновременно является анодом диода Шоттки, что эквивалентно его подключению параллельно каждому коллекторному переходу.
Учитывая, что УЭ И т - / к ч и / i2S 2is, можно сделать вывод, что для активной области базы структура уравнений (2.22) и (2.23) симметрична. Это означает, что если эмиттер и коллектор поменять местами, сохранив те же напряжения, токи электронов не изменятся.
Эф - эффективное время жизни в активной области базы без учета влияния дрейфового поля Е, созданного неравновесным распределением примеси в активной области базы дрейфовых транзисторов, По сущест-ву, для данной модели расчета значение тр должно совпадать с величиной тан.
При этом инъек-тирующая поверхность эмиттера ограничивается небольшим участком, прилегающим к основному выводу базы ( 5j), и уменьшается полезное сечение активной области базы.
Варианты использования биполярного транзистора в качестве диода. При такой конфигурации сопротивление узкого перешейка между активной областью и базовым контактом возрастает и в инверсном режиме инжекция электронов из коллектора в активную область базы будет незначительной. Соответственно, паразитные токи через эмиттеры практически не пройдут.
Транзистор структуры p - n - i - p. При этом инъектирующая поверхность эмиттера ограничивается небольшим участком, прилегающим к основному выводу базы ( б ]), и уменьшается полезное сечение активной области базы.
В упрощенной постановке задачи пренебрежем током поверхностной рекомбинации - / повлек и будем считать, что подавляющая часть заряда электронов сосредоточена в объеме активной области базы Уд Sgffii, лежащей под эмиттером.
Для описания формирования среза используется несколько постоянных времени, выражения для которых содержат бесконечные ряды вследствие расчета с помощью уравнения непрерывности, но по существу определяемых размерами активной области базы и эффективным временем жизни для неосновных носителей в этой области.
Определение инверсного коэффициента усиления расчетным путем, как и других инверсных параметров транзистора, осложняется тем, что при инжекции из перехода большой площади неосновные носители распределяются не только в активной области базы, но и в ее пассивной части. За счет движения части неосновных носителей через пассивную область базы и наличия их на поверхности около экстрагирующего ( малого) перехода возрастает ток рекомбинации, или, что то же самое, уменьшается коэффициент усиления.
Повышение концентрации акцепторов в пассивной р - базе уменьшает заряд электронов, накапливаемых в ней при включении переключательного транзистора, снижает сопротивление пассивной базы и увеличивает ( iyvn - Распределение концентраций примесей в активной области базы, создаваемое диффузией акцепторов вверх - из подложки ( см. рис. 7.29, в), обеспечивает ускоряющее электрическое поле для электронов, движущихся от эмиттера к коллектору, тем самым уменьшается их время пролета через базу. Напомним, что в активной базовой области переключательного транзистора со структурой, показанной на рис. 7.20, существует тормозящее электрическое поле для электронов, движущихся от эмиттера к коллектору, что связано с инверсным ( по отношению к обычным п-р - п транзисторам) включением этого транзистора.

Анализ этого явления для бездрейфовых мощных германиевых транзисторов [25] показал практически линейную зависимость коэффициента йм превышения коллекторным током значения / 121Э / Б т питающего напряжения, что обусловлено наличием у таких транзисторов пассивной области базы и эффектом модуляции толщины активной области базы при закрывании транзистора.
Все эмиттеры первого располагаются в общей базе. Активные области баз, лежащие под эмиттерами, соединены пассивной областью базы между эмиттерами. Коэффициенты передачи тока через пассивные участки базы должны быть малы для ослабления взаимного влияния эмиттеров, что достигается значительным увеличением пассивной части базы. Поэтому большая часть неосновных носителей, инжектируемых эмиттером в пассивную часть базы, улавливается коллектором независимо от соотношения между диффузионной длиной и расстоянием между соседними эмиттерами.
База сплавного транзистора отличается от базы идеализированной структуры ( см рис. 4 - 1) наличием трех участков, которые называют активной, промежуточной ( или коллекторной) и пассивной областями базы. Активной областью базы является цилиндрический объем с высотой w и площадью, равной поверхности эмиттера S. Промежуточной областью базы является кольцевой объем с площадью основания SK - 5Э и высотой, равной расстоянию от коллектора до противоположной поверхности базовой пластинки. Наконец, пассивной областью базы является ее объем, расположенный вне коллектора.
Как видим, базовый ток если считать, что он протекает от центра базы к периферии) встречает различные сопротивления на трех разных участках. Первый - внутренний - участок ( активная область базы.
Объемное сопротивление базы гб модулируется при больших токах эмиттера. Эта модуляция имеет место в первую очередь в активной области базы.
Значение IBI ( мксек триодов типа П16. Постоянная времени тн характеризует процесс накопления или рассасывания избыточных носителей, обусловленный рекомбинацией во всей области базы, и определяется величиной твф. Постоянная же времени tBly определяется временем жизни в активной области базы. Поскольку у бездрей-фовых триодов уменьшение величины гэф при работе в области насыщения и в инверсной активной области обусловлено одними и теми же причинами, то значения тн и TBI оказываются почти одинаковыми ( ср.
Объемное сопротивление базы гб модулируется при больших токах эмиттера. Эта модуляция имеет место в первую очередь в активной области базы.
При высоких уровнях инжекции и относительно больших рекомбинационных потерях в области базы возрастает рекомбинационный ток базы. Продольное электрическое поле, создаваемое этим током в активной области базы, направлено таким образом, что инжектированные носители выносятся этим полем за пределы активной области базы. Этот процесс еще более увеличивает потери на рекомбинацию в пассивной части базы и на поверхности.
В некоторых случаях неравновесные носители могут проникнуть в пассивную область базы на расстояние нескольких диффузионных длин от активной области базы. По мере того как концентрация неравновесных носителей в активной области базы начинает спадать, начинается приток неравновесных носителей в активную область базы из пассивной области базы.
Обратимся к рис. 2.19, где изображены структура транзистора и распределение плотностей тока базы и эмиттера. Ток базы транзистора состоит из дырок, рекомбинирующих с электронами в активной области базы.
Для процесса выхода из насыщения существует также только одна постоянная. Принятая Моллом модель расчета насыщенного режима с накоплением избыточного заряда лишь в активной области базы относительно правильно отражает картину распределения неосновных носителей заряда в сплавных транзисторах.
Концентрация примесей в эмиттерной области 2 невелика, так как она создается на основе эпитаксиального слоя л-типа. Поэтому при прямом напряжении через эмиттерный р-п переход кроме полезного тока инжекции электронов в активные области базы, расположенные под коллекторами, течет значительный ток встречной инжекции дырок из базы в эмиттер, уменьшающий коэффициент инжекции эмиттер-ного р-п перехода. Кроме того, часть электронов инжектируется иа эмиттера не в активные, а в пассивные области базы, расположенные, например, между коллекторами и под базовым контактом. Эти электроны рекомбинируют в пассивной базе, на ее поверхности, на базовом контакте и не достигают коллекторов.
Сопротивление диска, у которого внутренний диаметр равен нулю, нельзя рассчитать по аналогичной формуле. Поэтому для оценки сопротивления первого участка воспользуемся следующим приемом: найдем падение напряжения вдоль радиуса активной области базы и поделим это напряжение на ток базы.
С некоторым приближением этот процесс можно представить следующим образам: избыточный заряд ре-комбинирует и отсасывается из базовой области и пополняется диффузией из области коллектора. Выход из насыщения коллекторного тока и дальнейший его спад начинается тогда, когда заряд в активной области базы ( области, расположенной между эмиттером и коллектором) уменьшается до величины QH, соответствующей границе насыщения.

Сопротивление диска, у которого внутренний диаметр равен нулю, нельзя: считать по аналогичной формуле. Поэтому для оценки сопротивления первого 1стка воспользуемся следующим приемом: найдем падение напряжения вдоль щуса активной области базы и поделим это напряжение на ток базы.
В некоторых случаях неравновесные носители могут проникнуть в пассивную область базы на расстояние нескольких диффузионных длин от активной области базы. По мере того как концентрация неравновесных носителей в активной области базы начинает спадать, начинается приток неравновесных носителей в активную область базы из пассивной области базы.
Подавая на дополнительный вывод базы Б2 постоянное напряжение соответствующей полярности, можно запереть значительную часть эмиттерного перехода за счет поперечного падения напряжения в базовой области. При этом инъектирующая поверхность эмиттера ограничивается небольшим участком, прилегающим к основному выводу базы Ы, и уменьшается полезное сечение активной области базы.
При высоких уровнях инжекции и относительно больших рекомбинационных потерях в области базы возрастает рекомбинационный ток базы. Продольное электрическое поле, создаваемое этим током в активной области базы, направлено таким образом, что инжектированные носители выносятся этим полем за пределы активной области базы. Этот процесс еще более увеличивает потери на рекомбинацию в пассивной части базы и на поверхности.
На рис. 3 изображен неодномерный транзистор в режиме насыщения. Коллекторный переход по всей площади смещен в прямом направлении. В активной области базы коллекторный переход собирает практически весь ток носителей, инжектированных эмиттером. Однако во внешней цепи коллектора течет меньший ток. Избыток составляет ток носителей, инжектируемых коллектором по краям перехода, в пассивную область базы. В области коллекторного перехода, к которой примыкает активная база, происходит выделение тепла, в остальной области по краям коллекторного перехода - его поглощение. При инжекции коллектора в пассивную область базы тепловая энергия, поглощаемая электронами в слое пространственного заряда на периферии коллектора, переносится к базовому контакту, а также частично выделяется при рекомбинации электронов и дырок в пассивной области базы.
Распределение концентрации примеси для трех типов транзисторов ( А, В, С с различной глубиной залегания р-я-переходов. Электрические и геометрические параметры транзисторов указаны в. Распределение примеси в этих транзисторах показано на рис. 2.41. У транзистора с шириной эмиттера и шириной зазора между окнами эмиттера и базы 1 9 мкм граничная частота более 7 15 ГГц. Такой транзистор имеет мелкую структуру ( рис. 2.41): глубина залегания коллекторного р-пнперехода 0 32 мкм, а эмиттерного - 0 20 мкм. Толщина активной области базы транзистора содержит всего 20 атомных слоев кремния.
Транзистор с базовой изолирующей диффузией 14. Четвертая диффузия, проводимая без маски, обеспечивает формирование тонкого р-слоя по всей поверхности пластины. На пятом, заключительном этапе проводится неглубокая диффузия примеси - типа в р-слой, с помощью которой создается эмиттер транзистора. При этом поверхностный р-слой оттесняется в глубь эпитаксиального р-слоя, образуя активную область базы с неравномерным распределением примесей, благодаря чему в базе возникает встроенное электрическое поле, способствующее повышению быстродействия транзистора.
Модель активной области транзисторной структуры 48. На рис. 2.7 показана модель участка /, представляющего собой четырехслойную структуру, охватывающую активную область базы. Верхняя часть модели описывает активное действие транзистора. Вторая часть модели, состоящая из источников тока лт пз1юр, aTNmrKp и диодов Дкр, Дпзр и Дпз, характеризует влияние коллекторного скрытого слоя и подложки на работу транзистора. Эта часть фактически представляет собой модель паразитного транзистора, эмиттером которого служит активная область базы, базой - скрытый слой коллектора, а коллектором - сама под-ложка. С помощью диода Дш, характеристики которого определяются параметрами подложки, учитывается влияние тока, образуемого потоком электронов через изолирующий р-и-переход, который граничит с подложкой.
Наиболее существенное влияние на характеристики прибора оказывают процессы накопления и переноса носителей в области базы, а. Процессы накопления и переноса носителей в области эмиттера и коллектора можно моделировать аналогично процессам в базе. При этом модели с параметрами, определяемыми соответствующими областями транзистора, включаются последовательно или параллельно с моделью активной области базы. Объемные сопротивления эмиттера, коллектора и базы, а также емсости электронно-дырочных переходов обычно рассматриваются как элементы, внешние по отношению к собственно транзистору. Их влияние в различных моделях может учитываться практически одинаково. Она же определяет простоту и точность полученных результатов.
 
Loading
на заглавную 10 самыхСловариО сайтеОбратная связь к началу страницы

© 2008 - 2014
словарь online
словарь
одноклассники
XHTML | CSS
Лицензиар ngpedia.ru
1.8.11