Analiza și modelarea tranzistoarelor bipolare și circuitelor electronice

Introducere

Tranzistorul reprezintă un tranzistor din siliciu (Si) de tip n-p-n. Realizarea tranzistorului necesită un proces tehnologic special, numit planar.

Această tehnologie este specifică siliciului constând în efectuarea impurificărilor controlate numai pe o singură față a plachetelor semiconductoare folosind tehnica litografică și ecranarea cu ajutorul straturilor protectoare și în special a Si02.

Din punct de vedere constructiv dispozitivele planare sunt caracterizate cuaceea că toate straturile sunt realizate pe una și aceeași parte a plachetei, deaceea și electrozii sunt plasați pe aceeași parte.

În continuare vom prezenta ciclul de fabricare a tranzistorului prin metoda

planară. Se ia o plachetă din Si tip-n, care în structura rezultantă joacărolul de

colector. Pe această plachetă peste prima mască de oxid se efectuiază difuzia

acceptorului (de obicei bor) și se primește stratul p al bazei. Apoi peste adoua mască se face difuzia donorilor (de obicei fosfor) astfel primim stratulemitorului. În sfârșit cu ajutorul celei de-a treia măști de oxid se conecteazăcontactele omice din aluminiu la toate cele trei straturi și în continuar esuntlipite la aceste contacte sârmulițe subțiri care joacă rolul de piciorușe aletranzistorului. Structura unui tranzistor obținut prin metoda planară este arătată în fig.1.

Fig.1 Structura tranzistorului bipolar obținut prin metoda planară

Principala caracteristică a metodei planare este universalitatea, ce permite pe unele și aceleași dispozitive de fabricat tranzistoare cu diferiți parametri.

1. Tehnologia de fabricare a tranzistoarelor bipolare

Tranzistorul este un dispozitiv având o structură de tip n-p-n sau p-n-p, la care regiunea din mijloc, adică baza trebuie să fie foarte subțire și puțin dotată cu impurități. Se consideră a nota cu E-emitorul, cu B-baza și C-colectorul.

Pentru faricarea tranzistorului KT337, care este de tip p-n-p, se folosește metoda epitaxial-planară. Din punct de vedere constructiv dispozitivele epitaxial-planare sunt caracterizate cu aceea că toate straturile sunt realizate pe una și aceeași parte a plachetei, deaceea și electrozii sunt plasați pe aceeași parte.

Epitaxia reprezintă procesul de creștere a straturilor monocristaline pe plachetă cu păstrarea orientării cristalografice.

Epitaxia ocupă locul intermediar între procesele de bază și cele ajutătoare. În principiu ea poate garanta formarea neregularităților locale, totodată această orientare este slab prelucrată și în timpul de față epitaxia de obicei se folosește ca mijloc de a primi plachete în forma straturilor foarte subțiri depuse pe plachete foarte groase.

Procesul epitaxiei pentru siliciu constă în felul următor. Placheta monocristalină de siliciu se află în fluxul de hidrogen, conținînd vapori de compuși ale siliciului cu halogenii (de obicei SiCl4) la temperaturi mari (1200C și mai sus) la suprafața plachetei se petrece reacția:

SiCl4+2H2=Si+4HCl

în rezultatul căreia la suprafața plachetei se depune siliciul curat, iar vaporii de HCl sunt evacuați odată cu fluxul de hidrogen. Statul epitaxial de siliciu monocristalin are aceeași orintație cristalografică ca și placheta.

Dacă la vaporii de SiCl4 adăugăm BBr3 sau PCl3, atunci stratul epitaxial va avea nu conductibilitate proprie dar conductibilitate prin goluri sau prin electroni, după care în timpul reacției chimice în siliciu se întroduc atomii acceptori de bor sau atomii donori de fosfor.