Составной транзистор

Составной транзистор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. СОСТАВНОЙ ТРАНЗИСТОР, состоящий из двух каскадов, соединенных преимущественно по схеме Дарлингтона , вьшолненный на кремниевой подложке , являющейся общим коллектором, имеющий полупроводниковые слои базы И- эмиттера, токоподводящие и монтажные контакты, отличающийся тем, что, с целью уменьшения паразитной емкости, повьшения тепловой устойчивости и производительности монтажа, :каскады вьшолнены из параллельно соединенных и симметрично расположенных транзисторов в направлении от перифег рки к центру структуры, при этом монтажные контакты базы первого каскада расположены симметрично по периферии, а монтажный контакт эмиттера второго каскада расположен в центре структуры , базовые слои входящих в .структуру транзисторов обоих каскадов изолированы между собой выходящими на поверхность участками коллекторного слоя. 2. Транзистор по п.1,отличаю щ и и с я тем, что, с целью повышения компактности, базовые слоитранзисторов первого каскада выполне- Q ;ны в виде дуг, а базовые слои тран- (Л зисторов второго каскада - в виде секторов . D сл ч 05 со

СОЮЗ COBETGHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„Л0„;, 957690 (594 Н 01 Ь 27 08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ сФ

СЛ 3

Cb О

7 Х Я 7 Я

ЩУГ 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMMTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 2939041/18-25 (22} 10.06.80 (46) 15.03.87. Ъюл. У 10 (72) Е.И.Лапицкий, А.И.Тарасевич, В.А.Семин и В.И.Кабанец (53) 621.382(088.8) (54)(57) 1. СОСТАВНОЙ ТРАНЗИСТОР, состоящий из двух каскадов, соединенных преимущественно по схеме Дарлингтона, выполненный на кремниевой подложке, являющейся общим коллектором, имеющий полупроводниковые слои базы и- эмиттера, токоподводящие и монтажные контакты, отличающийся тем, что, с целью уменьшения паразитной емкости, повышения тепловой устойчивости и производительности монтажа, :каскады выполнены из параллельно соединенных и симметрично расположенных транзисторов в направлении от перифе" рги к центру структуры, при этом монтажные контакты базы первого каскада расположены симметрично по периферии, а монтажный контакт эмиттера второго каскада расположен в центре структуры, базовые слои входящих в структуру транзисторов обоих каскадов изолированы между собой выходящими на поверхность участками коллекторного слоя.

2. Транзистор.по п.1, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения компактности, базовые слоитранзисторов первого каскада выполнены в виде дуг, а базовые слои транзисторов второго каскада — в виде секторов.

С:

1 95769

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано при конструировании монолитных составных транзисторов.

Составные транзисторы, выполненные 5 преимущественно по схеме Дарлингтона, обладают высоким усилением по току в схеме с общим эмиттером и находят все более широкое применение в усилителях, стабилизированных источниках 10 питания, переключающихся схемах, устройствах управления и автоматики, поскольку позволяют значительно упростить конструкцию транзисторных блоков, увеличить надежность аппара- 15 туры, уменьшить ее вес, габариты и стоимость.

Монолитные составные транзисторы типа КТ827, КТ829 выполнены по двухкаскадной схеме Дарлингтона, в каждом 20 каскаде которой содержится по одному транзистору. Транзисторы первого и второго каскадов и их монтажные контакты, представляющие собой площадки металлизации, предназначенные для присоединения к металлизации транзистора монтажных проволочных выводов, расположены в противоположных углах структуры, а изоляция базовых областей, входящих в структуру транзисто- 3) ров, осуществлена глубокими канавками.

Изоляция канавками обладает существенным недостатком, а именно приводит к увеличению обратных токов транзисторов иэ-за возникновения неконтролируемых загрязнений, выходящих на стенки канавок р — a-переходов. Асимметричное относительно центра структуры расположение входящих в структуру транзисторов приводит к неравномерному распределению плотности тока, выделяемого при функционировании тепла по структуре, à следовательно, к низкой тепловой устой- д5 чивости составного транзистора. Асимметричное относительно центра структуры расположение монтажных контактов приводит к необходимости строго ориентированной посадки кристалла 5О составного транзистора в корпус, что повышает трудоемкость монтажа.

О 2 верхность кристалла р — и-переходы защищены окислом.

Наиболее близким к изобретению является составной транзистор, состоящий из двух каскадов, соединенных преимущественно по схеме Дарлингтона, выполненный на кремниевой подложке, являющейся общим коллектором, и имеющий полупроводниковые слои базы и эмиттера, токоподводящие и монтажные контакты.

Размещение входящих в структуру транзисторов на общем базовом слое приводит к увеличению параэитной емкости коллектора составного транзистора, что является недостатком известного составного транзистора. Асимметрия входящих в структуру транзисторов относительно центра приводит к снижению тепловой устойчивости, а асимметрия контактов — к высокой трудоемкости монтажа составного транзистора в корпусе.

Цель изобретения — уменьшение паразитной емкости, повышение тепловой устойчивости, производительности монтажа и повышение компактности структуры.

Поставленная цель достигается тем, что в составном транзисторе, состоя:— щем из двух каскадов, соединенных преимущественно по схеме Дарлингтона, выполненном на кремниевой подложке, являющейся общим коллектором, и имеющем полупроводниковые слои базы и эмиттера, токоподводящие и монтажнь:е контакты, каскады выполнены иэ параллельно.соединенных и симметрично расположенных транзисторов в направлении, от периферии к центру структуры, причем монтажные контакты базы первого каскада расположены симметрично по периферии, а монтажный контакт эмиттера второго каскада расположен в центре структуры, базовые слои входящих в структуру транзисторов обоих каскадов изолированы между собой выходящими на поверхность участками коллекторного слоя; кроме того, базовые слои транзисторов первого каскада выполнены в виде дуг, а базовые слои транзисторов второго каскада— в виде секторов.

Исключить влияние загрязнений поверхности кристалла на параметры и тем самым значительно снизить уровень обратных токов позволяет конструкция планарного составного транзистора, у которого выходящие на планарную поНа фиг.1 изображен составной транзистор, вертикальный разрез; на фиг. 1то же, вид сверху; на фиг.З вЂ” электрическая схема составного транзистора.

957690

Второй каскад выполнен из параллельно соединенных транзисторов 1720, токоподводящие контакты 7 которых к эмиттерным слоям соединены одним и тем же токопроводящим слоем с монтаж-35 ным контактом 21 эмиттера транзисторов последнего каскада. Электрическая схема планарного составного транзистора показана на фиг.3. Базовый .вход 22 составного транзистора элек- 40 трически параллельно соединен с база-. ми транзисторов 9-12 первого каскада, эмиттеры которых параллельно соединены между собой и последовательно с базами транзисторов 17-20 второго 45 каскада. Эмиттеры транзисторов 17-20 второго каскада соединены эмиттерным входом 23 составного транзистора.

Коллектор 24 составного транзистора, как видно из схемы, является общим для всех входящих в структуру транsHcTopoB ° Структура планарного составного транзистора может включать и дополнительные элементы„ например шунтирующие сопротивления между базой и эмиттером, входящими в структуру транзисторов, а также предохранительный диод между коллектором и эмиттером.

На полупроводниковой пластине 1, например, из кремния и --типа проводимости, сформирован опитаксиальный слой 2 коллектора, например, из кремния п-типа, в котором сформированы слои 3 базы, например, р-типа проводимости.. В слоях 3 базы сформированы слои 4 эмиттера, например, n++ типа проводимости. Поверхности слоя 2 коллектора, слоя 3 базы и слоя 4 эмитте-10 ра покрыты изолирующим слоем 5. Выходящие на поверхность р — п-переходы эмиттера и коллектора находятся под изолирующим слоем 5. Через окна в изолирующем слое 5 к полупроводнико- 15 вым слоям 3 и 4 присоединены токоподводящие контакты 6-8, выполненные, например, из алюминия.

Планарный составной транзистор состоит из нескольких каскадов, нап- 20 ример двух, соединенных преимущественно по схеме Дарлингтона. Первый каскад выполнен из параллельно соединенных транзисторов 9-12 токоподводящие контакты 6 которых к базовому 25 слою 3 соединены одним и тем же токопроводящим слоем с монтажными контактами 13-16 базы транзисторов первого каскада.

Все транзисторы 9-12 и 17-20, входящие в структуру, расположены симметрично относительно центра структуры, что обеспечивает равномерное распределение плотности тока по структуре и повышает тепловую устойчивость составного транзистора.

Транзисторы разных каскадов в схеме Дарлингтона соединены токоподводящими контактами 8 так, что эмиттерные слои 4 транзисторов предыдущего каскада, например транзисторов 9-12 первого каскада, соединены с базовыми слоямц 3 транзисторов последующего каскада, например транзисторов 17-20 второго каскада. Включение транзисторов осуществлено в направлении от периферии к центру структуры так, что монтажные контакты 13-16 базы тран зисторов первого каскада расположены симметрично по периферии структуры, а монтажный контакт эмиттера транзисторов последнего каскада расположен в центре структуры, например, как показано на фиг.2. Такое расположение монтажных контактов позволяет осуществить безориентированную посадку кристалла составного транзистора в корпусе, поскольку любой разворот структуры в плоскости относительно корпуса позволяет легко осуществить соединение проволочных выводов с расположенным в центре структуры монтажным контактом эмиттера транзисторов последнего каскада и с одним из нескольких, наиболее благоприятно расположенным монтажным контактом базы транзисторов первого каскада, что позволяет повысить проиэводительность монтажа составного транзистора в корпусе. Базовые слои 3 входящих в структуру транзисторов 9-12 и 17-20, обозначенных на фиг.2 пунктирной линией, изолированы .между собой выходящим между ними на поверхность слоем 2 коллектора, например, как показано на фиг.1, что позволяет получить минимально возможную паразитную емкость коллектора при заданном уровне электрических параметров составного транзистора. Для более компактного размещения транзисторов по площади структуры базовые слои 3 транзисторов 9-12 первого каскада выполнены в плане в виде дуг, охватывающих базовые слои 3 транзисторов 1720 последнего каскада, которые выполнены в виде секторов.

Пример . На кремниевой пластине толщиной 320 мкм n+-типа прово957690 димости с удельным сопротивлением

Р = 0,01 Ом-см сформирован эпитаксиальный высокоомный слой коллектора и-типа монтажными контактами базы, выполненными из того же слоя алюминия. Монтажные контакты базы расположены по углам структуры и имеют размеры в направлении по диагонали структуры 240 мкм, что позволяет применять при монтаже проволоку диаметром 10

80-100 мкм. Токоподводящие контакты эмиттера второго каскада соединены с одним монтажным контактом эмиттера, расположенным в центре структуры и имеющим размеры в поперечнике 300 мкм.15

Составной транзистор имеет размеры структуры в плане 1,16х1,16 мм и позволяет получить на выходе максимальный ток коллектора I „щ„ 4 A npu коэффициенте усиления по току в схе- 20 ме с общим эмиттером Н, = 750-2000.

Емкость коллектора предложенного составного транзистора не бблее 50 нФ и предельная частота усиления по току в схеме с общим эмиттером f. = 250 ИГп, что примерно на 25% выше, чем у известных. Симметричное расположение входящих в структуру транзисторов и достигаемое этим равномерное распределение плотности тока по структуре позволяют повысить устойчивость к тепловому или вторичному пробою, получить при толщине активной базы 11,5 мкм пробивные напряжения на уровне 60-100 В. Четыре базовых монтажных контакта по углам и один эмиттерный монтажный контакт в центре структуры позволяют снизить трудоемкость монтажа примерно .на 20% за счет безориен- тированной посадки кристалла в корпус, Таким образом, конструкция составного транзистора позволяет получить низкий уровень емкости, повысить тепловую устойчивость и производительность монтажа.

957690

Ъ .л

Редактор Ж.Роискова Техред,И.Моргентау Корректор. И Зрдейи

Заказ 1344/2

Тираж 699 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раувская наб. ° д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4 .