Dispozitive și circuite

1. Introducere

Tranzistoarele sunt dispozitive semiconductore, construite în general din materiale semiconductoare din Siliciu, întrebuințate în general în diverse tipuri de circuite electronice, care au drept drept principal scop prelucrarea sau generarea unor informații, atât de tip analogic cât și digital. Câteva din cele mai importante clase de circuite electronice analogice în care tranzistoarele sunt utilizate sunt:

- - amplificatoare de semnal

- - generatoare de semnal (oscilatoare)

- - stabilizatoare de tensiune

2. Tehnologia de fabricare a tranzistorului bipolar

Tranzistor bipolar este numit dispozitivul electronic cu trei borne și două sau mai multe joncțiuni p-n care interacționează între ele. Structura reprezintă trei straturi de semiconductor cu conductibilitate diferită (n-p-n sau p-n-p). În figura 2.1 este reprezentată structura unui tranzistor bipolar executat cu ajutorul tehnologiei epitaxial-planare. [1]

C B E C

n

p

n

Si-i

Joncțiunea colectorului Joncțiunea emitorului

Figura 2.1 - Structura planară a tranzistorului bipolar

Tranzistoarele bipolare se fabrică pe baza germaniului, siliciului și arsenurii de galiu. Cea mai largă utilizare o are germaniul și siliciu. Metodele tehnologice permit de a fabrica tranzistorul în așa mod ca să se realizeze într-o măsură oarecare cerințele pentru parametrii maximi admisibili.

Coala

Mod Coală N Document Semn. Data 3

La etapa actuală se utilizează următoarele metode de fabricare ale tranzistoarelor: metoda de aliere, metoda de difuzie, metoda planară, epitaxial-planară și mesa-planară.

Metoda epitaxial-planară se bazează pe metoda planară. Se ia o plachetă de monocristal din siliciu (Si) tip-n, (care în structura rezultantă va reprezinta colectorul). Pe această plachetă peste prima mască de oxid se efectuează difuzia acceptorului (de obicei bor) și se primește stratul p al bazei. Apoi peste a doua mască se face difuzia donorilor (de obicei fosfor) astfel primim stratul emitorului. În sfârșit cu ajutorul celei de-a treia măști de oxid se conectează contactele ohmice din aluminiu la toate cele trei straturi și în continuare sunt lipite la aceste contacte contacte subțiri care joacă rolul de piciorușe ale tranzistorului.

În cazul tehnologiei epitaxial-planare, dintre regiunile bazei și a colectorului se creează un strat de rezistență înaltă și de aceeași conductibilitate ca și colectorul. Acest strat se obține prin așa numita depunere epitaxială a unei pelicule subțire de monocristal de o rezistență înaltă pe o suprafață de cristal ce servește ca corp al colectorului. Regiunile bazei și a emitorului se obțin de obicei prin difuzia locală.

La frontiera regiunilor emitorului și bazei și, respectiv, la frontiera regiunilor bază-colector se formează două joncțiuni p-n denumite joncțiunea emitorului și joncțiunea colectorului. Joncțiunile interacționează dacă distanța dintre ele, denumită lățimea bazei W , este mult mai redusă decât lungimea de difuziune a purtătorilor de sarcină W - - Lp,n . Lungimea de difuziune este distanța pe care o parcurge electronul și golul din momentul apariției până în momentul recombinării. Suprafața joncțiunii colectorului este mult mai mare decât suprafața joncțiunii emitorului. Concomitent regiunea emitorului trebuie să aibă o conductibilitate

electrică mai mare decât a regiunilor bazei și colectorului.

În funcție de structura formată, tranzistoarele pot fi p-n-p sau n-p-n. În figura 2.2 sunt reprezentate modelul și desenul tehnic pentru ttanzistorul cu structura p-n-p și n-p-n.

E C E WB C

p n p n p n

B B

E C E C

B B p-n-p n-p-n

Figura 2.2 - Modelul și desenul tehnic al tranzistorului cu structura p-n-p și n-p-n

Coala

Mod Coală N Document Semn. Data 4

Ca element al circuitului electronic, tranzistorul bipolar este utilizat astfel, încât unul din electrozii săi este de intrare, al doilea - de ieșire și al treilea - comun pentru intrare și ieșire. Din aceste considerente, în funcție care electrod este comun pentru ieșire și intrare, circuitul de cuplare al tranzistorului este denumit: bază comună (BC), emitor comun (EC) și colector comun (CC) (figura 2.3).

cu bază comună cu emitor comun cu colector comun

IE

intrare

IC

IBieșire

IB

intrare

IC

IEieșire

IE

IB

intrare ieșire

IC

Figura 2.3 - Circuitele de cuplare ale tranzistorului bipolar