249 (43)

249

Podstawowe zasady działania tranzystora bipolarnego

tora w celu uzyskania omowego styku końcówki metalowej z warstwą kolektora. Ponieważ po dyfuzji rozkład koncentracji domioszek jest w przybliżeniu wykładniczo malejący, zatem koncentracja akceptorów w bazie zmienia się od ok. 5 • 10²³ m“³ przy złączu emiter-baza do ok. 5 • 10²⁰ m^-3 przy złączu baza-kolek-tor. W celu wykonania doprowadzeń do struktury półprzewodnikowej tranzystora wykonuje się proces naparowywania metalu (najczęściej Al) na całą powierzchnię płytki, po czym -w procesie fotolitografii warstwa metalu jest wytrawiana tak, by pozostały ścieżki metalizacji w obszarach kontaktów z warstwami emitera, bazy i kolektora. Należy zauważyć, że w ten sposób jednocześnie wykonuje się w jednej płyteo o średnicy kilku centymetrów kilkaset do kilku tysięcy jednakowych tranzystorów. Po pocięciu płytki na kryształki (tzw. mikropłytki lub struktury) odpowiadające pojedynczym tranzystorom wykonuje się proces mikromontażu. Mikromontaż polega na przylutowaniu mikropłytki do podstawki odpowiedniej obudowy, -wykonaniu połączeń cienkim drutom (najczęściej drut złoty o średnicy ok. 25 pm) pól kontaktowych z te. przepustami, czyli z końcówkami wychodzącymi na zewnątrz obudowy i hermetycznym zamknięciu obudowy. Jest to oczywiście bardzo zgrubny opis procesu wytwarzania tranzystora cpiplanarnego. Cały proces wytwarzania tranzystora składa się z kilkuset operacji szczegółowych, z których warto jeszcze wspomnieć o testowaniu wy-kanywanym przed pocięciem płytki na mikropłytki. Chodzi o to, by- wadliwie działające struktury' nie byty poddawane bardzo pracochłonnym i drogim operacjom mikromontażu i obudowywania.

W analizie fizycznej tranzystora będziemy' rozważać pewną wyidealizowaną, jednowymiarową. strukturę n⁺⁺-p+ -n-n⁺⁺, odpowiadającą wycinkowi rzeczywistej struktury' — zaznaczonemu na rys. 5.8a linią przerywaną. Jednowymiarowa ideali-zacja tranzystora oznacza, że uwzględnia się tylko przepływ' nośników w' kierunku prostopadłym do powierzchni płytki, czyii pomija, się prądy płynąco przez boczne powierzchnie złączy. Jest to usprawiedliwione w^r tym przypadku, gdy rozmiary' liniowe, określające powierzchnię struktury tranzystorowej, są znacznie większe niż grubości w^rarstw emitera i bazy'. Pierwszy rzut oka na rys. 5.8a każe powątpiewać, czy ten warunek spełnia rozpatrywana struktura. Jednak należy uwzględnić, że schematyczny przekrój struktury tranzystora przedstawiono na rys. 5.8a bez zachowania skali, gdyż chodzi tu o przejrzyste pokazanie poszczególnych warstw. Na rys. 5.8b przedstawiono strukturę identyczną jak na rys. 5.8a, lecz z zachowaniem skali. Ten rysunek uwidacznia, jak bardzo płaska jest struktura tranzystora, co w pełń i usprawiedliwia pominięcie zjawisk związanych z krawędziami bocznymi. Tylko niektóre właściwości tranzystora, np. mechanizm przebicia, mogą silnie zależeć od zjawisk krawędziowych i w tych przypadkach analiza oparta na modelu jednowymiarowym może okazać się niesłuszna. W bardziej pogłębionej analizie konieczne będzie również uwzględnienie faktu, że prąd bazy' płynie w kierunku równoległym do powierzchni.

Podstawowe zasady działania tranzystora bipolarnego    5.3

Jak stwierdzono w' poprzednim punkcie, działanie tranzystora można analizować korzystając z wyidealizowanej jednowymiarowej struktury n-p-n będącej wycinkiem struktury rzeczywistej (ściśle biorąc jest to struktura n^{+ +} -p⁺-n-n^{+ +} przedstawiona na rys. 5.10). Rozpatrzmy przepływ prądów w tej strukturze przy' polaryzacji złącza E-B w kierunku przewędzenia, a złącza B-C w' kierunku