Главная  Журналы 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 [ 31 ] 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90

а у его стенок. В такой транзистор добавляется дополнительный базовый контакт (ом. рис. 3.1,е). К двум базовым контактам подводится напряжение смещения, которое создает горизонтальное электрическое поле в эпитаксиальном слое и увеличивает коэффициент передачи тока почти .на порядок.

Хотелось бы здесь отметить, что горизонтальная р-п-р структура позволяет просто реализовать многоколлекторные транзисторы. Реализация, скажем, двухколлекторного р-п-р транзистора (см. рис. 3.1,е) позволяет использовать один из коллекторов для создания отрицательной обратной связи, с помощью которой можно стабилизировать коэффициент передачи тока транзистора. Словом, горизонтальная р-п-р структура позволяет создавать благоприятные условия для токового деления и в одной изолированной области позволяет создавать не только многоколлекторные, нэ и многоэмиттерные р-п-р транзисторы. Поскольку такие р-п-р транзисторы с горизонтальной инжекцией носителей по сравнению с другими р-п-р транзисторами имеют ряд особенностей и преимущества, то анализировать будем только их.

3.5. АНАЛИЗ р-п-р ТРАНЗИСТОРА С ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ИНЖЕКЦИЕЙ НОСИТЕЛЕЙ

Рассмотрим факторы, определяющие работу р-п-р транзистора с горизонтальной инжекцией носителей в статическом режиме. Известно, что при подробном анализе транзистора необходимо учитывать трехмерное явление, которое имеет место в транзисторной структуре, но для простоты будем использовать ряд упрощающих аппроксимаций. В статическом режиме эмиттерный ток транзистора условно разобьем на два - горизонтальный и вертикальный. Для упрощения будем считать, что .коэффициент инжекции равен 1. Что касается горизонтально инжектированных носителей, то будем полагать, что только носители, инжектируемые между поверхностью пластины глубиной л:/р/2, могут попадать на коллектор. Остальные носители или реком-бинируются в базе, или попадают на подложку. Тогда эффективная площадь эмиттера для горизонтально инжектируемых носителей

Sx,p{L-w), (3.50)

где L ш W - соответственно длина и щирина эмиттера. Паразитную площадь эмиттера можно считать примерно равной площади дна эмиттера:

S,-L{w-x.p). (3.51)

Эффективная толщина базы транзистора для горизонтальных носителей примерно равна толщине базы 100



у поверхности. Толщина базы для иегорпзонтальных носителей, еетественно, будет равна разности залегания р-п переходов:

w = Xj~Xip. (3.52)

Поскольку у горизонтального р-п-р транзистора база однородная, то это упрощает анализ. Коэффициент переноса основного транзистора

x = (l+</2Ly-, (3.53)

где Lp - диффузионная длина неосновных носителей. Коэффициент переноса для паразитного транзистора

y.= \\-V{Xj~x,,ri2L%\-\ (3.54)

Если коэффициент передачи тока р-п-р транзистора горизонтальной структуры определять как отношение коллекторного тока к базовому, то получаем

/, = х/э5э/(5э--5,). (3.55)

Базовый ток транзистора в общем случае состоит из пяти составляющих (рекомбинация в нейтральной базе 7, рекомбинация в нейтральном эмиттере /gg, рекомбинация у поверхности скрытого «"-слоя /3, рекомбинация в слое пространственного заряда р-п перехода эмиттер -база 1, рекомбинация через повер.хностное состояние у границы двуокиси кремния /j,-). Однако для упрощения будем считать, что базовый ток состоит из тока рекомбинации горизонтально и вертикально инжектируемых носителей (/g и /J.

Так как эффективная толшина базы для горизонтальных носителей п подавляющем большинстве случаев меньше толщины базы для .других носителей Щ, то ,в токе рекомбинации будут доминировать вертикально инжектируемые носители и ток базы равен

/б = (1-><п)/э5п/(5э + 5п).

Зная коллекторный и базовый токи, определим коэффициент передачи тока:

"Sg S« / 1 -

.- - - I и



Полагая, что в большинстве случаев эффективная толщина базы значительно меньше диффузионной длины, получаем

Из выражения (3.57) следует, что коэффициент передачи тока зависит от отношения эффективной и паразитной площадей эмиттера. Подставляя значения площадей, получаем:

+ W/L

21Э 2 + W/x

l-f-V (3.58)

Анализируя выражение (3.58), легко заметить, что когда ширина эмиттера становится значительно меньше его длины, возрастание коэффициента передачи тока от дальнейшего увеличения длины эмиттера почти не зависит.

Если при реализации р-п-р транзисторов горизоитальиой структуры учитывать все особенности, влияющие на их параметры, то можно получить коэффициент передачи тока в них не хуже, чем у р-п-р транзисторов, реализованных на подложке (порядка 30).

Анализ, проведенный для р-п-р транзисторов горизонтальной структуры, остается справедливым для таких же п-р-п транзисторов.

Пример 3.2. Определить коэффициент передачи тока р-п-р транзистора с горизонтальной пнжекцией носителей, если глубина базовой диффузии xj-p = 3 мкм, глубина залегания эпитаксиального слоя xj = lO .мкм, длина свободного пробега неосновных носителей в базе Lp = 15 мкм, ширина эмиттера w=5 мкм, а длрша L = 50 мкм.

213 =

fLp \ 1 + 5/50 f 2-15М •2-hw/Xi„ ii + 5/3 V ,

/ 450 \ (l+-) = 3,2.

1,1 /, . 450 ~ 11/3

Если коллектор двухколлекторного горизонтального р-п-р транзистора делится на два участка, то эти участки можно считать независимыми друг от друга до тех пор, пока они имеют одинаковое обратное смещение. Коллекторный ток каждого коллектора будет пропорционален его площади:

= 21ЭМ- = А21эб5к2.5. (3.59)

где Ski, Sk2 - соответственно площади первого и второго коллекторов; A213 - коэффициент Передачи тока при объединении обоих

коллегторов.

Нетрудно заметить, что коллекторные токи пропорциональны площадям коллекторов. Так как эти площа.ди зависят от геометрии





0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 [ 31 ] 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90