Дрейфовый транзистор

Как было показано ранее, для улучшения частотных свойств транзистора необходимо уменьшать:

время перемещения носителей заряда от эмиттера к коллектору,

емкость коллекторного перехода, сопротивление тела базы.

Однако, эти требования противоречивы. Для уменьшения времени перемещения носителей необходимо уменьшить толщину базы, но при этом возрастает сопротивление базы . Уменьшение удельного сопротивления базы за счет увеличения концентрации примеси приводит к уменьшению ширины коллекторного перехода и к увеличению емкости C_КБ. Удачным решением проблемы является увеличение скорости перемещения носителей с помощью ускоряющего электрического поля в базовой области. Этот принцип положен в основу дрейфовых транзисторов. В дрейфовых транзисторах базовая область легируется неравномерно (вблизи эмиттерного перехода N_A » 10 ¹⁶-10 ¹⁸см ^-3, а вблизи коллекторного перехода N_A » 10 ¹⁴см ^-3). Основным технологическим приемом при изготовлении дрейфовых транзисторов является диффузия легирующей примеси в исходный монокристалл. На рис. 3.46 изображен типичный профиль легирования дрейфового транзистора. При изготовлении данного транзистора в однородно легированную донорной примесью пластину (концентрация доноровN_D) через левый торец одновременно осуществляют диффузию донорной и акцепторной примесей. Акцепторная примесь диффундирует быстрее и в результате образуется структура, содержащая два p-n-перехода.

Из-за наличия градиента концентрации примеси (а, следовательно, и дырок) основные носители в базовой области - дырки начинают диффундировать в направлении коллекторного перехода. Однако, в отличие от диффузии неосновных носителей, смещение основных оставляет нескомпенсированные заряды ионов акцепторной примеси. В результате возникает электрическое поле и устанавливается динамичексое равновесие: действие градиента концентрации уравновешивается действием электрического поля. Направление электрического поля в базе является ускоряющим для электронов, движущихся от эмиттера к коллектору. Кроме того, при наличии сильно легированного базового слоя вблизи эмиттерного перехода, сопротивление тела базы r' _Б получается малым даже при тонкой базе. Одновременно малая концентрация примеси вблизи коллекторного перехода приводит к значительному уменьшению емкости последнего. В результате, дрейфовые транзисторы могут работать даже в СВЧ - диапазоне (граничные частоты достигают 10 ГГц).