ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 06.04.2024
Просмотров: 51
Скачиваний: 0
этому току добавляется даже незначительная инжекция дырок одним из омических контак тов, дырочный ток начинает играть существен ную. роль. Направляясь к отрицательно заря женному переходу, дырки, снижая потенциал, повышают его проводимость. Технологически трудно получить чисто омический контакт без элементов инжекции. Кроме того, в электрон ном германии источником дырок может быть инверсионный слой под гальванически осаж денным металлом контакта. В кристалле п+-п структуры дырки рекомбинируют в п+-слое. Это второе преимущество текнетрона.
У канальных триодов максимальный вы ходной ток тем больше, чем толще кристалл под затвором. Напряжение отсечки t/0TC, при котором канал полностью перекрывается объемным зарядом, тем меньше, чем тоньше канал. Чтобы пропустить большой ток, канал должен быть широким, для обеспечения малых значений ІІ0тс — тонким, а для уменьшения времени пролета — коротким. Идеальная фор ма канала триода — тонкое, узкое кольцо. Че рез запертый канал течет ток отсечки, кото рый состоит из обратного тока затвора /0бр и тока утечки через канал. Величина / 0бР не зависит от напряжения стока. Такой режим работы называется режимом насыщения. Чем меньше утечка, тем выше Rsас, тем надежнее заперт триод.
Конструкция канального тетрода-алькатро- на — аналогична конструкции мощного сплав ного кольцевого триода, у которого централь
ный |
базовый круг — исток, первое (эмиттер- |
ное) |
кольцо — затвор, второе (базовое) — |
79
сток, а круговой коллекторный контакт слу жит вторым входом. Чтобы исходный канал был тонким, на второй затвор подается по стоянное обратное смещение. Для уменьшения
|Л |С |/С |С |4 |
времени пролета ка- |
|||
нальный |
триод |
из |
||
р |
готовляют |
обычно |
||
из |
германия |
или |
||
п |
кремния «-типа, так |
|||
как |
электрон более |
|||
|
подвижен, |
чем |
дыр- |
|
Рис. 25. Конструкция пла- каНо мощные ка-
нарного канального триода, нальные |
триоды |
проще получать на |
|
кремнии, |
применяя |
планарную технологию. В этих приборах ра бочий ток — дырочный (рис. 25).
Преимущество планарной конструкции — очень узкий канал без потерь механической прочности. Расстояние между анодом и като дом составляет всего 100 мкм, что повышает предельную частоту усиления.
У германиевого дырочного алькатрона мощность достигает 5 вт, тогда как у обыч
ных ПТ |
она колеблется в пределах 100— |
200 мет. |
Крутизна алькатрона — 1500—5000. |
Для твердых схем разработан кремниевый канальный триод с диффузионным переходом. Кристалл с одним диффузионным переходом и металлическим покрытием с двух сторон протравливается так, что получается цепочка канальных триодов — многовходовая схема типа «и» с непосредственной связью (рис. 26).
Особое место среди полевых триодов зани мают приборы, работающие на неосновных но
во
сителях и имеющие участок отрицательного сопротивления на вольт-амперной характери стике входа. Один из них, опытный прибор несистор, по конструкции — сплавной р-п-п+ триод, изготовляется следующим образом.
На одной стороне пластинки германия вплавляется массивный выпрямляющий кон-
Рис. 26. Канальные кремниевые триоды, соединенные последова тельно в одном кристалле.
такт — р-п переход, с противоположной сто роны намного меньший по диаметру полуоми ческий контакт — п-п+ переход. Рабочий ток— это ток неосновных носителей, ток дырок, воз никающих при тепловой генерации. Отрица тельное напряжение подается как на р-п, так и на п-п+ переход; дырки распределяются между обоими электродами в зависимости от величины их потенциалов, р-п переход в каче стве затвора может запереть второй переход. Но по мере роста отрицательного напряжения «барьер», созданный "затвором, уменьшается. При каком-то значении напряжения на п-п+ переходе ток резко возрастет, снизив сопро
6 — 2 7 3 |
81 |
тивление входа (переход п-п+-база). В резуль тате на входе возникнет отрицательное сопро тивление.
К полевым триодам, работающим на не основных носителях, относятся: деплистор, сплавной р+-і-п+ триод с переходами на гер мании, имеющими почти собственную прово димость; триод, по конструкции аналогичный сплавному (см. рис. 12), с одним переходом менее высоковольтным, чем другой, и др. Не достатки канальных триодов: большое сопро тивление насыщения и наличие двух батарей с высоким напряжением.
М е т а л л о о к с и д н ы е к а н а л ь н ы е т р и о д ы . Успехи, достигнутые в получении тонких окисных пленок от нескольких анг стрем до микрометра, дали возможность скон струировать металлооксидный триод. У этого прибора переход заменен окисным слоем, на котором размещен металлический управляю щий электрод (рис. 27, а).
Расстояние между истоком и стоком при мерно 10 мкм, а толщина окисной пленки над каналом 0,1 мкм. По такому образцу методом диффузии созданы металлооксидные каналь ные триоды МОП с донорной примесью (МОПТ-р, рис. 27, б) и акцепторной
(МОПТ-л).
В настоящее время получили, развитие электронные приборы — металлооксидные три оды с неосновным и основным каналом. В МОП триоде' с неосновным каналом в кри сталле кремния p-типа ведется диффузия до нора (фосфора) с одной стороны кристалла сплошным фронтом, с другой — через «окна»
8 2
в окисном слое. Две полоски п+-типа (сток и исток) расположены друг от друга на расстоя нии 5—60 мкм. Высокоомная p-область между
Рис, 27. Разрез металлооксидных триодов:
а — полевой триод с изолированным |
затвором (/ — металличе |
|||||
ские контакты катода, |
сетки и анода, |
2 — термически выращен |
||||
ный слой |
SiC>2 , 3 — канал, |
4 — основной |
кристалл кремния |
с |
||
вытравленным «окном» против затвора); |
6 — планарный триод |
|||||
МОПТ-р |
(/ — основной |
кристалл р-типа, |
2 — диффузионная |
об |
||
ласть л-типа — «тело» |
канального триода, 3 — диффузионная об |
|||||
ласть р-типа— область истока и стока; |
металлизованные уча |
|||||
|
стки: 3 — затвор, |
// — исток, |
С — сток). |
|
||
полосками — это область канала, над которой наокисном слое напылен металлический кон такт затвора. Исток включен в прямом, а сток в обратном направлении. Если на затворе знак «—» или нуль, через триод течет неболь шой ток истока /оиПоложительное смещение на входе оттесняет дырки от границы Si02, в связи с чем образуется тонкий (доли микро метра) канал «-типа, шунтирующий запертый пёреход.
6 * |
83 |
Триоды с неосновным каналом (и с неос новными носителями) имеют ценные качества для переключающих схем. При отсутствии напряжения на входе ток на выходе почти равен нулю, /и составляет несколько наноам пер. При подаче на вход напряжения U ^ U P, где — пороговое напряжение, при котором возникает п-канал, ток истока достигает 10 ма.
Ток истока
где Ug— потенциал заряда; л а 2 .
В таких триодах СВхг=^2 пф, ^вх ^Ю 8— ІО15 ом, /?вых=1 Мом (при нулевом потенциа ле на затворе), <Пер — 10 нсек, а напряжение Up составляет несколько вольт или долей вольта, в зависимости от толщины окиси над каналом, состояния поверхности и проводи мости основного кристалла. Высокое входное сопротивление позволяет собирать на МОП триодах схемы с непосредственной связью.
Триоды с основным каналом (и основными носителями) используются в усилительной технике. В технологии его производства до бавляется еще одна операция — диффузия фосфора в область между стоком и истоком на глубину в десятые доли микрометра. При этом в триоде образуется я-канал. Такой при бор иногда называют статистором.
Недостатки МОП триодов — значительное падение напряжения в открытом состоянии и трудность получения окисных слоев контроли руемой толщины. На границе окисел — крем
8 4
ний возникает потенциальный барьер, затруд няющий расчет этих триодов. Кроме того, рост окисной пленки вызывает перераспределение примесей в приповерхностном слое. Так, в вы сокоомном кремнии p-типа, легированном бо ром (р > 60 ом-см), под окисным слоем в ре зультате диффузии бора в Si02 образуется высокоомный я-слой. В этом случае получить неосновной канал невозможно. Но для полу чения триодов с основным каналом это явле ние может быть использовано. Изменяя режим окисления, можно создавать очень тонкие ка налы с удельной проводимостью, близкой к собственной. Такой высокоомный канал неже лателен из-за слишком малых токов на выхо де. Проводимость канала может быть повы шена соответствующим подбором исходных концентраций бора и фосфора в специально выращенном кристалле.
МОП’ы хорошо работают в переключаю щих схемах. На них собирают элементы па мяти, например, регистры сдвига. Ведутся разработки МОП’ов на других полупроводни
ковых материалах. |
|
|
Т о н к о п л е н о ч н ы е |
т р и о д ы . |
Для |
тонкопленочных схем в настоящее время раз |
||
рабатываются активные |
элементы — туннель |
|
ные триоды, состоящие из нескольких пленоч ных слоев с окислом в качестве перехода. Пролет электронов через диэлектрик осуще ствляется, в основном, за счет туннельного эффекта. Для производства тонкопленочных триодов могут быть использованы:
1) все известные полупроводники (крем ний, германий), а также применяемые в фото
сопротивлениях и фотоэлементах соединения
CdS, CdTe, ZnS;
2)металлы высокой чистоты, на которых можно вырастить достаточно прочный одно родный окисный слой,— Al, Cd, Та, Ті;
3)любые интерметаллические соединения (соединения элементов III и V групп, служа
щие. 28. Конструкция тонко пленочного триода МИМ:
/ — эмиттер (золотая пленка); 2 — эмиттерный переход в виде слоя изолятора (окиси алюминия) тол щиной 20 А0; 3 — металлическая база (алюминиевая пленка); 4 — коллектор—кристалл Cds или Ge.
щ и х д о н о р а м и и а к ц е п т о р а м и в г е р м а н и и и
к р е м н и и ) — GaAs, InSb, InP, GaSb, AlSb
Ид р .
Внастоящее время изучаются структуры
Та — Та20 5 — AI, Al — AI2O2— Al — Ge, Al — AI2O3 — Al — SiO — Al (туннельный триод) и др. По характеру слоев такие структуры на зывают МИМ (металл — изолятор — металл) или ПМП (полупроводник — металл — полу проводник). Иногда структуры не имеют на звания, например пятислойная структура трио да Al—AI2O3—Al—AI2O3—А1, в которой алю
8 6
