28) Намалюйте інтегральний багатоемітерний n-p-n транзистор в розрізі і в плані. Поясніть елементи його структури.

Конструкция МЭТ, широко используемых в цифровых ИМС транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ), приведена на рисунке. Число эмиттеров нередко доходит до 8. МЭТ можно рассматривать как совокупность транзисторов с общими базами и коллекторами. При их конструировании необходимо учитывать следующие обстоятельства. Для подавления паразитных горизонтальныхn+-p-n+-транзисторов расстояние между краями соседних эмиттеров должно превышать диффузионную длину носителей заряда в базовом слое. Если структура легирована золотом, то диффузионная длина не превышает 2–3 мкм, и указанное расстояние достаточно сделать равным 10–15 мкм.

29) Поясніть ефект витіснення току емітера та особливості конструкції потужних транзисторів;

Прохождение больших токов через транзистор сопровождается рядом физических явлений:

1. Прохождение через транзистор больших токов (точнее — токов с большой плотностью) часто сопровождается высоким уровнем инжекции. Здесь следует вспомнить, что это такое. Можно представить себе ситуацию, когда концентрация инжектируемых электронов примерно равна концентрации собственных дырок в базе. Но, оказывается, что если их даже будет в десять раз меньше, чем собственных дырок, транзистор это почувствует (Федотов — Основы физики полупроводниковых приборов, с. 261).

Практически в транзисторах, работающих в активном режиме, высокий уровень инжекции может наблюдаться только в базе. Действительно, эмиттер транзистора изготавливают из сильнолегированного материала, поэтому получить высокий уровень инжекции в нем довольно трудно. К тому же, в общем токе эмиттера доля носителей заряда, инжектируемых из базы, невелика. В режиме насыщения высокий уровень инжекции возможен и в коллекторе.

2. Прохождение больших токов через транзистор связано с перераспределением напряжений в нем из-за падений на объемных сопротивлениях.

3. При больших токах могут изменяться условия как на выпрямляющих, так и на невыпрямляющих контактах (последнее существенно в режиме насыщения).

4. Прохождение больших токов приводит к перераспределению потенциала в ОПЗ

электронно-дырочных переходов.

Что же означает для транзистора высокий уровень инжекции?

Во-первых, уменьшается удельное сопротивление базы (больше подвижных зарядов). Кроме того, возникает электрическое поле, способствующее переносу инжектированных ННЗ через базу (как следствие первого). Значит, повышается скорость пролета ННЗ через базу и налицо снижение поверхностной рекомбинации, что приводит к возрастанию коэффициента переноса . Что касается коэффициента инжекции  (из курса ФОЭП вы знаете, как он определяется), то он при увеличении уровней инжекции падает. Таким образом, в результате противоположного влияния этих изменений  и  в функции от потока носителей в базе коэффициент передачи тока  при постепенном увеличении тока будет проходить через максимум. Для  эта зависимость будет еще более заметной (можно дать график  в функции от тока).

Эффект оттеснения тока эмиттера. Данное явление характерно именно для интегральных планарных транзисторов — таких, у которых вся рабочая (электрическая)

часть выполнена в приповерх-ностном слое кремниевой плас-тины, и все контакты — Э, Б и К расположены с одной и той же стороны. Никто об этом эффекте не подозревал, пока не было замечено, что в мощных инте-гральных транзисторах, имеющих дело с большими токами, коэффи-циент передачи тока  оказывается существенно меньше (в два и более раз), чем ожидалось.

Заметьте, что толщина базы в направлении у очень мала, и сопротивление ее в этом направлении может быть довольно большим. А теперь посмотрим, как распределяется ток от контакта базы к контакту эмиттера и наоборот. Общее падение напряжения U_БЭ складывается из суммы падения на распределенном сопротивлении какого-то участка базы и на Э – Б переходе. (Правда, есть еще падение на распределенном сопротивлении эмиттерного слоя, но оно совсем мало, и им обычно пренебрегают.) Так вот: между краем эмиттера и контактом базы падение минимально, а между серединой эмиттера и контактом базы — максимально — там на р-n-переход останется меньше. Хоть эта разница и не очень велика, но по ВАХ диода четко видно, что крайние части эмиттера будут намного сильнее открыты, чем средняя его часть. Пока ток невелик, это не очень чувствуется (при малом i_э падение на сопротивлении базы невелико). Увеличиваем инжекцию — сразу ухудшаются характеристики транзистора: плотность эмиттерного тока экспоненциально зависит от напряжения U_БЭ. Если падение потенциала вдоль базы превышает 2_Т, плотности тока в центре и на периферии эмиттера отличаются на порядок, и практически весь ток протекает через периферийную часть эмиттера. Следствие — падение коэффициента передачи тока эмиттера при меньших токах, чем мы ожидали.

Для уменьшения влияния эффекта оттеснения уменьшают размеры эмиттера. В планарных транзисторах эмиттер (достаточно мощного транзистора) делают в виде многополосковой гребенчатой структуры. Для маломощных транзисторов это не обязательно — эффект слабый.