12 Дәріс. Интегралдық сұлбалардағы транзисторлар

Қарастырылатын сұрақтар:

1. Интегралдық сұлбалардағы транзисторлар түрлері, негізгі параметрлері мен сипаттамалары.

2. Көпэмиттерлі транзисторлар.

3. Көпколлекторлы транзисторлар.

4. Шотки тосқауылды транзисторы.

Негізгі әдебиет:

1. Степаненко И.П. Основы микроэлектроники: Учебное пособие для ву­зов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2004. -488 с.

2. Гусев В. Г., Гусев Ю. М. Электроника и МПТ: Учебник для вузов - М.: Высш. шк., 2005. - 799 с.

Қосымша әдебиет:

1.Раимова А.Т., Якупов С.С. Электроника и основы микропроцессорной техники: Учебное пособие.- Оренбург: ГОУ ОГУ, 2003. – 145 с.

Микроэлектрониканың дамуы барысында дискретті электрондық схемаларға тән емес, дискретті аспаптар ретінде шығарылмайтын п-р-п транзисторлардың бірнеше түрі пайда болды. Төменде осылардың ең маңыздылары қарастырамыз.

Көпэмиттерлік транзистор. Көпэмитерлі транзисторлар ТТЛ схемалары деп аталатын ИМС –дың сандық сыныбының негізін құрайды. Эмиттерлерінің саны 58 немесе оданда көп болуы мүмкін. КЭТ-ды базалармен, коллекторлармен қосылған бөлек-бөлек транзисторлардың косындысы ретінде қарауға болады.

Біріншіден, көршілес эмиттерлердің әрбір р- қабатымен бөлініп жатқан парапарлы базамен горизонталдық n⁺-p-n⁺типті транзисторларды

құрайды. Егер бір эмиттерге тура кернеу әсер етсе, ал екіншісінде керісінше болса, онда біріншісі электрондарды инжектрлейді, ал

екіншісі эмитерлердің арасында рекомбинациясыз эмиттердің бір жанынан инжектрленген болады. Екіншіден, КЭТ-да инверсиялық тоқ беру коэффициенті аз болғаны маңызды. Керісінше жағдайларда инверсиялық режимде эмиттерлерде кері кернеу, ал коллекторларда тура кернеу болады. Коллектормен инжектірленген электрондар керісінше жылжуына қарамастан жоғары мөлшерде эмиттерге жетуге тырысады, паразиттік эффект жоғарыдағы айтылғандардай болады.

Көпколлекторлы п-р-п транзисторлар. Көпколлекторлы транзисторлардың (ККТ) құрылымы КЭТ-дың құрылымынан еш айырмашылығы жоқ. Айырмашылығы тек құрылмын пайдалануда ғана. ККТ — бұл инверсиялық режиміндегі КЭТ: эпитаксиалдық n-қабат ортақ эмиттермен болады, ал коллектор ролін жоғары қоспалы ­ кіші өлшемді n⁺-қабат атқарады. Бұндай шешім ең бір атақты класс И²Л схемасы деп аталатын цифрлық интегралды схемалардың негізін құрайды. ККТ-ды жасағанда негізгі мәселе ол шамаға сай тоқ беру коэффициентінің артуы (жалпы n - эмиттерден әрқайсысына n⁺ - коллекторлардан). Әрине бұл КЭТ-ға керісінше мәселе болып тұр, онда n-қабаттан берілетін қоэффицентін n⁺-қабатына азайтуға тырысқан болатын. Бұл жағдайда n⁺-қабат базаға жақын орналасып немесе онымен басқарылса, жақсы болады. Онда бұл жоғары қоспалы, болашақ эмиттер n⁺-қабат жоғары инжекция коэффициентімен қамтамасыз етеді. Беріліс коэффициентінің n⁺-коллекторын жоғарылату үшін, базаның пассивті облысын қысқарта отырып, бір-біріне жақын орналастыру керек. Бұл екі жолда конструктивті-техникалық факторлармен шектелген жөн болады. Әйткенмен коллекторлардың зарядсыз орналасуына қарамастан, бүткіл коллекторлардың жиынтығына беріліс коэффициенттерін α=0,8-0,9 немесе күшейту коэффициенттері  = 410 болады. Ток тасушылардың басқарушыға түсетін мөлшері коллектордың ауданының, эмиттердің ауданына формальді қатынасының есебінен әлде қайда көп болады. Сондықтан нақты коэффициент  жоғарыда көрсетілгендей салыстырмалы түрде өте үлкен мәнге ие болады. Осыған орай α және  коэффициенттерін есептегенде геометриялық емес, эффекті аудандарды пайдалану маңызды болады. Диффузияның орташа уақыты КЭТ-дан және бөлек транзисторлардан қарағанда өте аз болады. Ұшу уақыт айырмашылығы ККТ базасы ауданында инжектрленген ток тасушылар үшін үдемелі емес керісінше тежейтін болғандықтан, арта түседі. Ұшу уақыты t_ұш =510 нс-тен, ал шектік жиілігі f_т =20 50 МГц -тен аспайды.

Шоттки тосқауылды транзисторында Шотки диодымен транзистордың үйлесу мақсаты жақсы көрсетілген: р - қабаттың омдық контактімен, коллекторлық n – қабат жағына қарай алюминийлік металлдауды қамтамасыз етеді. Бір қарағанда коллекторлық қабат база қабатымен

қысқартылған болды. Негізінде алюминийлік металлдау база р - қабатпен түзетпейтін омдық контакт, ал n - қабатпен түзеткіш Шотки контактін құрайды.