Для імплантували-дифузійних емітерів при відсутності примесного взаємодії величина ? е з ростом N п..е ?? збільшується набагато повільніше - приблизно на l/5 від швидкості збільшення концентрації N п..е ?? при подвійний дифузії. Іонна імплантація, отже, є чудовим методом управління значенням коефіцієнта посилення при виробництві транзисторів. Оскільки в емітерах, легованих миш'яком, звуження зони не спостерігається аж до значень поверхневих концентрацій N п.е lt; 1,5 10 20 см - 3, можна очікувати, що коефіцієнти підсилення по струму таких транзисторів матимуть пренебрежимо малу температурну чутливість.
. 2.4 Транзистор з гетеропереходів в емітер
Гетероперехід утворюється при контакті двох напівпровідників з різною шириною забороненої зони. Переходи, сформовані в одному і тому ж напівпровідниковому матеріалі, називаються гомопереходамі. Найбільш вивченим представляється гетероперехід в системі германій - арсенід галію (Ge-GaAs), оскільки постійні решітки цих напівпровідників дуже близькі - 0,5657 нм для Ge і 0,5653 нм - GaAs. Гарний збіг граткових констант перешкоджає утворенню поверхневих станів на межі розділу. У свою чергу, ширина забороненої зони E g для Ge (близько 0,8 еВ) і для GaAs (1,43 еВ) різко розрізняються (значення E g дані для температури 300 К).
Два напівпровідника можуть сформувати чотири типи гетеропереходів: n -Ge- n -GaAs, n -Ge- р -GaAs, р -Ge- р -GaAs, p -Ge- n -GaAs, Енергетична діаграма контакту p -Ge- n -GaAs представлена ??на рис. 8. Подібний же вигляд, природно, матимуть діаграми і для гетеропереходів, утворених іншими матеріалами.
На межі розділу двох напівпровідників має місце вигин зон внаслідок виснаження зарядів при однаковому становищі рівня Фермі. Повний вбудоване напруга U pn на гетеропереході складається з вбудованих потенціалів по одну і іншу сторони переходу (див. Рис. 8):
U i =U i1 + U i2 . (41)
Рисунок 8 - Зонна діаграма гетеропереходу
Очевидно, що потенційний бар'єр для електронів, поточних з широкозонного в вузькозонних матеріал, набагато нижче, ніж для дірок, поточних в протилежному напрямку: висота бар'єру для електронів дорівнює E c , а для дірок - E v + e ( U i1 + U i2 ). Отже, що протікає струм майже повністю буде струмом електронів з GaAs в Ge. Діркова складова струму, обумовлена ??інжекцією дірок з вузькозонних в ширококутного матеріал, пренебрежимо мала, так що коефіцієнт інжекції такого р-n-переходу практично дорівнює одиниці і залишається дуже високим навіть при сильному легуванні германієвої p-області. Використання такої n-р-структури в якості емітера дає можливість виготовити сильнолегованому бази без погіршення коефіцієнта інжекції і тим самим значною мірою запобігти відтискування базового струму, що покращує характеристики вторинного пробою і підвищує максимальну робочу частоту транзистора. Донедавна дуже важко було отримати високоякісні широкозонні емітери, головним чином, з-за високої швидкості рекомбінації на межі розділу. Оучи запропонував для виготовлення n-емітера використовувати напівізолюючих полікристалічний кремній (сіпос), сильно легований фосфором. Шар сіпос (товщиною від 10 нм до 1 мкм) покривали полікристалічної кремнієвої плівкою товщиною 0,3-0,5 мкм, металізованої алюмінієм. Легований киснем полікристалічний кремній (сіпос) має ширину забороненої зони 1,5 еВ, набагато більшу, ніж монокристалічний кремній, використовуваний для виготовлення p-бази.
Проте в даний час сіпос-кремнієві транзистори знаходяться на початковій стадії розробки і потрібні подальші їх дослідження для подолання певних обмежень.
. 3 монолітний ПОТУЖНИЙ ТРАНЗИСТОР Дарлінгтона
Потужні транзистори мають, як правило, низьке значення коефіцієнта посилення по струму в схемі з загальним емітером (h nр.е lt; lt; 10) при високих щільності струмів внаслідок впливу розширення бази. Пара Дарлінгто...
