Разновидности n-p-n-интегральных транзисторов

В процессе развития микроэлектроники появились некоторые разновидности n-p-n- транзисторов, не свойственные дискретным электронным схемам и не выпускаемые в виде дискретных приборов. Рассмотрим некоторые из этих разновидностей.

Многоэмиттерный транзистор (МЭТ)

Структура многоэмиттерного транзистора (МЭТ) показана на рис.3.5а. Такие транзисторы составляют основу распространенного класса цифровых ИС - схем ТТЛ. Количество эмиттеров может составлять 5 -8 и более.

МЭТ представляет собой интегральный элемент, объединяющий свойства диодных элементов и транзисторного ключа.

Основное отличие МЭТ от обычных транзисторов заключается в том, что он имеет несколько эмиттеров, объединённых одним слоем базы. Эмиттерные переходы выполняют функцию, аналогичную функции диодов в схемах ДТЛ. Эмиттеры располагаются так, что прямое их взаимодействие через соединяющий участок пассивной базы практически исключается. Для этого расстояние между эмиттерами должно превышать диффузионную длину носителей в базовом слое. Если, например, транзистор легирован золотом, то диффузионная длина не превышает 2-3 мкм и практически оказывается достаточным расстояние между эмиттерами 10-15мкм.

МЭТ можно рассматривать как совокупность нескольких независимых транзисторов объединённых коллектором и базой. Такой транзистор занимает меньшую площадь, а следовательно имеет малую паразитную ёмкость, благодаря чему быстродействие таких схем выше, чем у схем ДТЛ.

Создаётся многоэмиттерный транзистор одновременно с другими элементами схемы, поэтому параметры областей коллектора, базы и эмиттера у него те же, что и у обычного npn-транзистора.

В схемах ТТЛ удалось избежать основного недостатка элементов ДТЛ: большого количества диодов. ИС при использовании МЭТ оказываются более простыми и имеют лучшую интегральную способность.

-28-

Рис.3.5. Многоэмиттерный транзистор: а-топология и структура;

б- схемные модели в) убрать!!!!!!!!!!!!!!!!!!

Многоколлекторный транзистор (МКТ)

Структура многоколлекторного транзистора показана на рис.3.10. Она похожа на структуру МЭТ, отличие лишь в использовании структуры.

МКТ - это МЭТ, используемые в инверсном режиме: общим эмиттером является эпитаксиальный n – слой, а коллекторами служат высоколегированные n⁺- слои малых размеров. Такие транзисторы составляют основу одного из популярных классов цифровых ИС – схем инжекционной логики (И²Л).

Рис.3.10. Многоколлекторный транзистор: а-структура; б-схемные модели;

в- траектория движения инжектированных носителей

Основной задачей при разработке МКТ является увеличение коэффициента передачи тока от общего n-эмиттера (инжектора) к каждому из n⁺ - коллекторов. В данном случае необходимо, чтобы скрытый n⁺- слой располагался как можно ближе к базовому или просто контактировал с ним. Тогда этот высоколегированный n⁺- слой, будучи эмиттером, обеспечит высокий коэффициент инжекции.

Для повышения коэффициента переноса n⁺- коллекторы следует располагать как можно ближе друг к другу, сокращая тем самым площадь пассивной области базы. С учётом ограничения конструктивно-технологических факторов, при сравнительно разреженном расположении коллекторов получают коэффициенты усиления 4-10, что достаточно для функционирования схем И²Л, если число коллекторов не превышает 3-5.

На рис 3.10в показаны траектории движения инжектированных носителей в базе. Видно, что носители двигаются так, что их доля, попадающая на коллекторы, существенно больше, чем, если её рассчитывать по формальному отношению площади коллектора к площади эмиттера. Следует также учитывать, что коллекторная ёмкость у МКТ значительно меньше, чем у МЭТ и обычных транзисторов, из-за малой площади n⁺- коллектора.