Многоколлекторные n-p-n транзисторы

Это практически многоэмиттерный транзистор, используемый в инверсном режиме.

Общим эмиттером является эпитаксиальный слой, а коллекторами – n+ малых размеров. Для обеспечения достаточно высоких коэффициентов усиления в расчете на 1 коллектор, скрытый n+ слой необходимо располагать как можно ближе к базовому слою, а n+ коллекторы как можно ближе друг к другу.

Структура с объединенными эмиттерными и коллекторными областями является основой интегральной инжекторной логики (И²Л).

Латеральный (горизонтальный) p-n-p транзистор

Т ранзистор p-n-p используется как нагрузочный для n-p-n переключателя транзисторов. Их изготовление одновременно с транзисторами типа n+-p-n по обычной технологии. Эмиттерные и коллекторные слои получаются на этапе базовой диффузии. Базовая область формируются на основе эпитаксиального слоя с подлегированием контактной области во время эмиттерной диффузии.

Горизонтальные транзисторы имеют коэффициент усиления β 50-100, так как в них используется инжекция, то есть перенос не основных носителей заряда, только боковых областей эмиттера. Предельная частота 50 мегагерц, в том случае, если расстояние между эмиттером и коллектором 3-4 микрона.

Если β будет 1,5-20 , причем частота 2-5 мегагерц, если расстояние 6-12 микрон.

Для подавления действия паразитных p-n-p транзисторов (p-эмиттер, n-база, p-подложка):

1. уменьшение площади дополнительной части эмиттера

2. использование скрытого n+ слоя вдоль границы эпитаксиального слоя и подложки

Схемы с инжекционным питанием (и2л)

Для БИС важна микроминиатюризации по мощности, инерционности, площади. Для этого отказываются от токозаданного сопротивления резисторов в цепи базы.

Принцип инжекционного питания заключается в том, что с помощью бокового горизонтального транзистора инжектора n-p-n (ТИ) реализуется цепь генератора тока базы многоколлекторного вертикального n-p-n транзистора (Т), выполняющего функцию инвертора логического сигнала. Логический элемент построен по безрезисторной схеме, где базовая область многоколлекторного транзистора совпадает с коллекторной областью горизонтального n-p-n транзистора, а база область последнего с эмиттерной областью многоколлекторного транзистора. Благодаря физической интеграции двух транзисторов весь вентиль занимает площадь многоколлекторного транзистора.

Термин "инжекционное питание" принятый для данного типа логических элементов, оправдан тем, что питание тока I получается благодаря инжекции дырок (+) через эмиттерный p-n-p транзистор. Эмиттер, выполняющий функцию питания, принято называть инжектором и обозначать буквой И (I). При А=1 транзистор (Т) переходит в режим насыщения, вентиль замкнут и на выходе "0". Если А=0, ток I₀ определяется утечкой обратносмещенного эмиттерного p-n перехода ТИ, вентиль (Т) разомкнут, что соответствует выходу логической "1".

Роль эмиттера общего для всех n-p-n транзисторов играет n слой с n+ подложкой. Инжектор осуществляется в виде длинной полоски, выполненной базовой диффузией.

Преимущества:

- отсутствие изолированных карманов

- отсутствие резисторов

- экономия площади

- уменьшение напряжения питания, мощности, времени задержки