Файл: Кремниевые планарные транзисторы..pdf

дует всегда помнить об ограниченной их применимости для многих практических случаев. В самом деле, в режиме сильного насыще­ ния, как уже отмечалось, коллекторный р-п переход исчезает вслед­ ствие заливания подвижными носителями, а в коллекторном слое даже в течение части времени рассасывания будет иметь место

Е (х, у) методом конформных отображений. Однако из формул (7.49) и (7.50) тем не менее можно сделать качественные выводы, полезные при конструировании переключающих транзисторов. Время рассасывания можно значительно уменьшить, если пони­

В переключающих транзисторах КТ603, легированных золотом,

транзистора из активного режима в режим отсечки в случае нор­

ряда неосновных носителей лишь в объеме активной базы. Поэтому для определения времени спада tc, соответствующего убыванию коллекторного тока от 0,9/К и до 0,1/к „, можно воспользоваться

198

Глава восьмая

В Ы С О К О В О Л Ь Т Н Ы Е КРЕМНИЕВЫЕ ПЛАНАРНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ

8.1. Лавинный пробой коллекторного п-р перехода

впланарном транзисторе

^Важнейшими параметрами транзисторов любого типа, в том

торного р-п перехода при отсоединенном эмиттерном выводе, при отсоединенном базовом выводе и в активном режиме (при прямом смещении на эмиттерном и обратном смещении на коллекторном р-п переходах); только предельное напряжение смыкания («про­ кола») (/„о с обусловлено не пробоем, а смыканием эмиттерного и коллекторного р-п переходов. Явление пробоя заключается в не­ ограниченном возрастании эмиттерного или коллекторного тока при определенных напряжениях на переходах. При отсутствии внешних ограничивающих сопротивлений это, как правило, при­ водит к выходу транзистора из строя вследствие расплавления ме­ таллизации или выводов.

Известны четыре вида пробоя транзисторов: лавинный, тун­ нельный, тепловой, вторичный. Последние два вида пробоя харак­ терны лишь для мощных транзисторов, работающих при больших перегревах р-п переходов относительно корпуса (sa 1 5 0 — 2 0 0 ° С) и будут рассмотрены в гл. 10. Перечисленные выше предельно до­ пустимые напряжения обусловлены для кремниевых транзисторов лишь двумя разновидностями электрического пробоя —лавинным [ПО, 111] и туннельным [112, 113], причем туннельный пробой имеет место в узких (да 0,1 мкм) эмиттерных р-п переходах, а ла- {винный — в широких (g. 1 мкм) коллекторных р-п переходах.

Рассмотрим лавинный пробой в кремниевых р-п переходах. Этот вид пробоя вызывается лавинным умножением носителей тока под действием электрического поля. В сильных электрических полях (Е > 1 • 105 В/см) обратно смещенного р-п перехода заметное число носителей тока приобретает кинетическую энергию, доста­ точную для ударной ионизации атомов полупроводника и рожде­ ния новых электронно-дырочных пар. По мере увеличения поля

209

число таких носителей увеличивается и возрастает вероятность ионизации атомов полупроводника. Начиная с некоторого крити­ ческого значения поля Екр процесс становится лавинным: каждая новая пара носителей создает еще одну пару. В результате ток через р-п переход резко возрастает (до величины, ограниченной внешним сопротивлением) и наступает пробой.

Для количественного рассмотрения явления лавинного умно­ жения, по аналогии с теорией Таундсена лавинного пробоя в га­ зах, вводятся коэффициенты ионизации электронов at и дырок Ъи равные количеству электронно-дырочных пар, образованных од­ ним носителем на пути в 1 см, и коэффициенты умножения для

При пробое M„->-oo, Мр -»-оо и, следовательно, из (8.1а) и (8.16) получаем следующие условия для лавинного пробоя:

В кремнии коэффициент ударной ионизации для электронов значительно больше аналогичного коэффициента для дырок (at > > 106; согласно [115]). В работе [116] впервые было установлено, что коэффициенты а{ и bt экспоненциально зависят от величины обратной напряженности поля

201