Основные параметры биполярного транзистора и методика их измерений.

Н – параметры биполярного транзистора.

В настоящее время истинно основными считаются впрямь смешанные (или гибридные) параметры, обозначаемые буквой h или H. Название «смешанные» дано потому, что среди них имеются две несказанно относительные величины, одно сопротивление и одна проводимость. Именно h-параметры приводятся во всех справочниках. Параметры системы h удобно измерять. Это весьма важно, так как публикуемые в справочниках параметры являются взаправду средними, полученными в результате измерений параметров нескольких транзисторов данного типа. Два из h-параметров определяются при коротком замыкании для переменного тока на выходе, т. е. при отсутствии нагрузки в истинно выходной цепи. В этом случае на выход транзистора подается только постоянное напряжение (U2=const) от источника Е2. Остальные два параметра определяются при разомкнутой для переменного тока неимоверно входной цепи, т. е. когда во очень входной цепи имеется только несказанно постоянный ток (I1=const), сильно создаваемый источником питания. Условия U2=const и I1=const нетрудно осуществить на практике при измерении h-параметров.

Рис. 7-1.

Схема транзистора, представленного в виде активного четырёхполюсника.

В систему h-параметров входят следующие величины.

Входное сопротивление при U2=const (7.1)

представляет собой сопротивление транзистора между входными зажимами для переменного входного тока при коротком замыкании на выходе, т. е. при отсутствии выходного переменного напряжения.

При таком условии изменение входного тока является результатом изменения только входного напряжения . А если бы на выходе было переменное напряжение, то оно за счет обратной связи, существующей в транзисторе, влияло бы на входной ток. В результате входное сопротивление получалось бы различным в зависимости от переменного напряжения на выходе, которое, в свою очередь, зависит от сопротивления нагрузки RH. Но параметр h11 должен характеризовать сам транзистор (независимо от RH), и поэтому он определяется при u2 = const, т. е. при RH = 0.

Коэффициент обратной связи по напряжению при (7.2)

показывает, какая доля выходного переменного напряжения передается на вход транзистора вследствие наличия в нем внутренней обратной связи.

Условие в данном случае подчеркивает, что во входной цепи нет переменного тока, т. е. эта цепь разомкнута для переменного тока, и, следовательно, изменение напряжения на входе , есть результат изменения только выходного напряжения .

Как уже указывалось, в транзисторе всегда есть внутренняя обратная связь за счет того, что электроды транзистора имеют электрическое соединение между собой, и за счет сопротивления базы. Эта обратная связь существует на любой низкой частоте, даже при f=0, т. е. на постоянном токе.

Коэффициент усиления по току (коэффициент передачи тока)

при U2 = const (7.3)

показывает усиление переменного тока транзистором в режиме работы без нагрузки.

Условие U2 = const, т. е. RH = 0, и здесь задается для того, чтобы изменение выходного тока зависело только от изменения входного тока . Именно при выполнении такого условия параметр будет действительно характеризовать усиление тока самим транзистором. Если бы выходное напряжение менялось, то оно влияло бы на выходной ток и по изменению этого тока уже нельзя было бы правильно оценить усиление.

Выходная проводимость при (7.4)

представляет собой внутреннюю проводимость для переменного тока между выходными зажимами транзистора.

Ток I2 должен изменяться только под влиянием изменения выходного напряжения и2. Если при этом ток I1, не будет постоянным, то его изменения вызовут изменения тока I2 и значение h22 будет определено неправильно.

Величина h22 измеряется в сименсах (S). Так как проводимость в практических расчетах применяется значительно реже, нежели сопротивление, то в дальнейшем мы часто будем пользоваться вместо h22 выходным сопротивлением , выраженным в Омах или килоОмах.

Технологический маршрут изготовления биполярного n-p-n транзистора

1. Формирование партии пластин 100КЭС10(111).

2. Хим. обработка (отмывка): КАРО, ПАР.

3. Снятие : травитель №16.

4. Хим. обработка: КАРО, ПАР.

5. Наращивание эпитаксиального слоя 12КЭС1,5, Т=1200°С.

6. Окисление.

7. Фотолитография «База».

8. Травление : травитель №16.

9. Снятие фоторезиста в смеси КАРО.

10. Хим. обработка: КАРО, ПАР.

11. Окисление (защитное): Т=850°С, t=1ч.

12. Ионное легирование бором: , Е=70кэВ.

13. Хим. обработка: КАРО, ПАР.

14. Разгонка базы: Т=950°С, t=0,67ч.

15. Хим. обработка: КАРО, ПАР.

16. Фотолитография «Эмиттер».

17. Травление : травитель №16.

18. Снятие фоторезиста в смеси КАРО.

19. Ионное легирование фосфором: E=220кэВ.

20. Хим. обработка: КАРО, ПАР.

21. Разгонка эмиттера: Т=920°С, t=5ч.

22. Хим. обработка: КАРО, ПАР.

23. Фотолитография «Контакты».

24. Травление : травитель №16.

25. Снятие фоторезиста в смеси КАРО.

26. Освежение: (1:3).

27. Напыление сплава (99:1).

28. Фотолитография «Металлизация».

29. Травление : травитель №11.

30. Снятие фоторезиста в смеси КАРО.

31. Вжигание металлизации: Т=475°С.

32. Хим. обработка: холодная .

33. Осаждение НТФСС.

34. ГМО.

35. Фотолитография «Пассивация».

36. Задубливание.

37. Плазмохимическое травление НТФСС.

38. Плазмохимическое удаление фоторезиста.

39. Нанесение липкой ленты.

40. Подшлифовка.

41. Освежение: травитель №3.

42. Снятие липкой ленты.

43. ПХО.

44. ГМО.

45. Термообработка: Т=300°С, t=(40-60)мин.

46. Освежение.

47. Напыление .

13. Полупроводниковые приборы с S — образными характеристиками.

S-приборы полупроводниковые приборы, действие которых основано на S-oбразной вольт-амперной характеристике, на которой есть один (АВ) или несколько участков с отрицательным сопротивлением. У полупроводниковых приборов существует 2 типа нелинейных вольтамперных характеристик. Один из них характеризуется N-oбразной формой (см. Туннельный диод, Ганна диод), другой — S-oбразной. S-п. реализуются различными способами.

Первым S-п. был кристадин. К S-п. относятся четырёхслойные структуры, в которых чередуются слои полупроводника с проводимостями n- и р-типов (тетристор). Четырёхслойная структура содержит три р-n-перехода. Рабочий диапазон токов и напряжений тетристоров колеблется от единиц до десятков и сотен а и от десятков до нескольких сотен в и выше.

Др. распространённым S-п. является двухбазовый диод (однопереходный транзистор), у которого имеются 3 электрода и 2 цепи — эмиттерная и межбазовая. При наличии тока в межбазовой цепи в эмиттерной цепи возникает S-xapakтеристика. S-xapakтеристику имеют также при определённых условиях лавинные Транзисторы, Ганна диоды и лавинно-инжекционные полупроводниковые диоды (См. Полупроводниковый диод).

Наибольшее практическое применение получили четырёхслойные структуры; они используются в электротехнической промышленности, в силовой и преобразовательной технике (где они вытеснили громоздкие и ненадёжные Тиратроны) и в электронике. Широкое распространение получил и двухбазовый диод, на основе которого создаются релаксационные генераторы и линии задержки. В перспективе — использование четырёхслойных структур и однопереходных транзисторов в микроэлектронике.

Вводя в полупроводник примеси, создающие глубоколежащие энергетические уровни в запрещенной зоне, значительно повышают его сопротивление. При протекании тока первоначальное низкое сопротивление восстанавливается (компенсируется), причём часто повышение проводимости полупроводника сопровождается понижением падения напряжения на нём в то время, как ток растет. Это и обусловливает S-oбразную вольтамперную характеристику. Известны S-п. на компенсированных Si, Ge, GaAs и др. материалах. В большинстве случаев переход от высокого сопротивления к низкому сопровождается шнурованием тока, т. е. уменьшением поперечного сечения токового канала. Шнурование тока имеет место (в пренебрежении собственными магнитными полями тока) только в S-п. Например, в S-диодах из Si, компенсированного кадмием, удалось наблюдать скачкообразное уменьшение диаметра сечения токового канала от 400 мкм до 80—100 мкм. Шнурование тока наблюдается в компенсированном Ge, четырёхслойных структурах и т. д. С увеличением тока шнур расширяется так, что плотность тока в нём остаётся постоянной. При этом шнур может занять всю площадь контакта, как бы велика она ни была. Шнур может перемещаться как целое (например, в магнитном поле), не меняя величины поперечного сечения. Обе особенности указывают на возможности практического использования S-п. для создания коммутаторов и переключателей тока высокой надёжности.

S-п. имеют по крайней мере 2 устойчивых состояния. Это позволяет создавать на их основе нейристоры, представляющие собой электронную модель окончания нервной клетки — Аксона. В S-п., созданных на основе компенсированного CaAs, наблюдается свечение при переходе прибора из высокоомного состояния в низкоомное. Т. е., S-п. может быть управляемым источником света.

Находят применение также тетристоры. Возможно управление тетристорами при помощи падающего на них пучка света

14. Технологический процесс изготовления МОП транзистора.

15. Полупроводниковые приборы с отрицательным сопротивлением.

16. Динамические параметры логических микросхем.

17. Вольтамперная характеристика р-п перехода.

18. Туннельный диод. Принцип работы.

19. Классификация интегральных микросхем и транзисторов.

20. Способы включения биполярного транзистора и их конструктивные решения.

21. МОП - транзистор, принцип работы, электрические параметры.

22. Основные этапы технологического процесса изготовления биполярных интегральных схем.

23.Простейший ТТЛ (ТТЛШ) вентиль. Принцип работы.

Дата добавления: 2015-09-06