Рис.1.3. Дрейфовый транзистор

Особенности дрейфовых транзисторов

. Как известно[3], диффузионная технология позволяет получить очень тонкую базу, что само по себе (даже без учета распределения примесей) приводит к ряду важных следствий. А именно при прочих равных условиях существенно уменьшается время диффузии tD и увеличивается коэффициент передачи β, поскольку эти параметра зависят от квадрата толщины базы[3]. Толщина базы у дрейфовых транзисторов в 5—10 раз меньше, чем у диффузионных, а потому время диффузии tD и постоянная времени τα, оказывается меньше в десятки раз; соответственно увеличивается граничная частота fα. Коэффициент передачи β по тем же соображениям должен был бы доходить до 1 000 и больше. На самом деле он значительно меньше и обычно не превышает 100—200. Это объясняется тем, что величины α и β зависят не только от толщины базы, но также от времени жизни и коэффициента инжекции. В связи с повышенной концентрацией примесей вблизи эмиттера, а значит, малым удельным сопротивлением время жизни в базе дрейфового транзистора значительно меньше, чем у диффузионных транзисторов, а коэффициент инжекции более заметно отличается от единицы [3].

Теперь учтем неравномерное распределение примесей в базе на примере р-п-р транзистора (рис. 1.4, где LД — длина диффузии доноров) и покажем те следствия, к которым приводит такая неравномерность.

Рис.1.4. Распределение примесей в базе дрейфового транзистора.

Прежде всего, очевидно, что слой базы, прилегающий к коллекторному переходу, является почти собственным полупроводником, так как здесь продиффундировавшие донорные атомы в значительной мере компенсируют акцепторные атомы исходного кристалла. Следовательно, удельное сопротивление этого слоя базы велико и коллекторный переход оказывается довольно широким. Соответственно емкость Ск получается значительно (почти на порядок) меньшей, чем у диффузионных транзисторов, и составляет несколько пикофарад. По вполне понятным причинам коллекторный переход является плавным, а не ступенчатым, и потому емкость Ск описывается формулой [3].

(1.1)

где l –ширина перехода.

По мере удаления от коллектора в глубь базы концентрация доноров растет, а удельное сопротивление уменьшается. Результирующее сопротивление базы можно рассматривать как результат параллельного соединения отдельных слоев базы, имеющих равную удельную проводимость. Поскольку неоднородность базы является основой дрейфового механизма транзистора, концентрацию Nd(0) делают весьма большой; Nd(0) >> Na. к, где Na. к — концентрация акцепторов в исходной пластинке (рис.1.4). Очевидно, что сопротивление rб определяется в основном тем участком базы, который прилегает к эмиттерному переходу и имеет наибольшую удельную проводимость. Поэтому, несмотря на значительно меньшую толщину базы W, величина rб у дрейфовых транзисторов примерно такая же, как у диффузионных, и даже меньше.