1.2.2. Многоэмиттерные и многоколлекторные транзисторы

Многоэмиттерные транзисторы составляют основу цифровых ИС транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ). Имея общие коллектор и базу, транзистор содержит до 16 эмиттеров. Структура трехэмиттерного транзистора показана на рис. 1.8. Ее можно рассматривать как интегрированную совокупность транзисторов, обладающую двумя особенностями.

Рис. 1.8

Во-первых, соседние эмиттеры образуют паразитную горизонтальную n–р–n-структуру, коэффициент усиления которой должен быть уменьшен путем увеличения расстояния между эмиттерами. Это расстояние должно быть больше диффузионной длины электронов. Практически оно составляет 10...15 мкм.

Во-вторых, при закрытом эмиттерном переходе и открытом коллекторном вертикальная n–р–n-структура переходит в инверсный режим, в результате чего в цепи закрытого эмиттерного перехода возникнет ток, обусловленный инжекцией из коллектора. Чтобы уменьшить этот ток, необходимо уменьшить инверсный коэффициент передачи тока, что достигается путем увеличения расстояния, проходимого электронами через базу. С этой целью внешний вывод базы соединяют с активной областью транзистора через узкий перешеек, обладающий сопротивлением 200...300 Ом.

Многоколлекторные транзисторы находят применение в схемах инжекционной логики. Структура такого транзистора показана на рис. 1.9. Общим эмиттером в этой структуре является n-слой, а коллекторами n⁺-область.

Такая структура не позволяет получить достаточно высокий коэффициент передачи тока эмиттера ввиду Si низкой эффективности эмиттера, имеющего не высокую концентрацию (рис. 1.9) примеси. Практически за счет приближения скрытого n⁺-слоя к базовому слою и расположения коллекторов как можно ближе друг к другу удается получить коэффициент  = 0,8...0,9.

Рис. 1.9

1.2.3. Транзистор с диодом Шоттки

Транзисторы с диодом Шоттки (ДШ) находят широкое применение в цифровых ИМС благодаря более высокому быстродействию по сравнению обычными транзисторами. В отличие от обычного планарного транзистора у транзистора с диодом Шоттки базовое контактное отверстие расширено в сторону коллекторной области n-типа (рис. 1.10, а), в результате чего образуется общий алюминиевый вывод от базовой и коллекторной областей. Слой алюминия, расположенный на базовом слое р-типа, образует с ним обычный омический контакт, хорошо пропускающий ток в обоих направлениях, а слой алюминия, расположенный на относительно высокоомной коллекторной области n-типа создает с ней выпрямляющий контакт, хорошо пропускающий ток в направлении от металла к полупроводнику, и плохо пропускающий ток в противоположном направлении, т. е. контакт металла с высокоомным электронным полупроводником является диодом Шоттки, включенным между коллектором и базой, как это показано на рис. 1.10, б. На принципиальных схемах транзисторы с ДШ изображают так, как это показано на рис. 1.10, в. Применение транзисторов с ДШ позволяет повысить быстродействие цифровых ИС в 2...5 раз, так как ДШ имеющий пороговое напряжение U* = 0,2...0,3 В, открывается раньше, чем коллекторный переход транзистора (U* = 0,5...0,7 В) и не позволяет транзистору переходить в режим насыщения. В результате накапливаемый в транзисторе избыточный заряд и время рассасывания существенно уменьшаются.

 

Рис. 1.10