Файл: Кремниевые планарные транзисторы..pdf

В пределах одной и той же кривой, т. е. при фиксированном зна­ чении рп, напряжение пробоя ( 7 к б 0 с увеличением глубины р-п перехода вначале резко возрастает, а затем становится почти по­ стоянным, что объясняется уменьшением градиента концентрации примесей в переходах с увеличением глубины их залегания. Вслед­ ствие этого переход приближается к линейному и пробивное напря­ жение медленно растет с увеличением радиуса кривизны перифе­ рической части.

График рис. 8.16 позволяет сделать вывод, что при малой глуби­ не залегания коллекторного р-п перехода не следует для повышения пробивных напряжений стремиться значительно увеличивать удель­ ное сопротивление исходного материала, так как при этом не толь­ ко становятся менее выгодными условия пробоя, но и усиливается нежелательное влияние поверхностных полей. Кроме того, увеличе­ ние глубины залегания р-п перехода для повышения напряжения пробоя целесообразно также лишь в определенных пределах. Чем низкоомнее материал подложки, тем меньше глубина перехода, начиная с которой прирост пробивного напряжения становится не­ значительным.

Таким образом для получения максимального пробивного на­ пряжения в реальном коллекторном переходе планарного транзис­ тора следует этот переход (или его периферическую область) созда­ вать на достаточной глубине.

8.3. Напряжение пробоя в схеме с общим эмиттером при отсоединенной базе ЕУкэ0

Транзистор, включенный по схеме с общим эмиттером, но с от­ ключенной базой ( ^ б - > о о ) характеризуется другим пробивным на­ пряжением, UK эо, которое может в общем случае не совпадать точно с пробивным напряжением (7„бо при отключенном эмиттере.

Рассмотрим подробнее физические механизмы, обусловливаю­ щие величину напряжения UKg0. При подаче напряжения £УКЭ на эмиттерном р-п переходе возникает небольшое прямое напряже­ ние смещения Uэ р .„ порядка нескольких, сргВсе оставшееся на­ пряжение и к э создает обратное напряжение смещения UK р.п < О на коллекторном р-п переходе. Через эмпттерный р-п переход проте­

217

Через коллекторный р-п переход протекают также две составляю­ щие, если напряжение \UK р.п \ <^ U}.ü0 и-'лавинное умножение но­ сителей в нем пренебрежимо.

Теперь дырки, необходимые для рекомбинации с электронами в базе и в эмиттерном р-п переходе, поставляются не из базового элек­ трода, а в результате тепловой генерации в коллекторном р-п пере­ ходе.

Из равенства (8.25) находим коллекторный ток

кремниевых транзисторов всегда меньше аналогичного значения а для средних токов эмиттера I д = Ю - 3 ч- Ю - 1 А из-за влияния ре­ комбинации в эмиттерном р-п переходе (а =0,80—0,90 [130] и а' =

— 0,99 ч- 0,96). Ток коллектора в схеме с общим эмиттером и при

ся слабое лавинное умножение носителей в плоской части коллек­ торного р-п перехода (область А на рис. 8.6). В случае п-р-п прибора дырки, образовавшиеся в этом переходе вследствие ударной иониза­ ции, выходят в базу р-типа, поскольку коллекторный слой находит­ ся под более положительным потенциалом.

В этом случае составляющие коллекторного тока а'І3 и / г К увеличиваются в M раз, гдеУИ — коэффициент умножения [см. фор­ мулы (8.1а) и (8.16)]. Известно [110] простое полуэмпирическое со­ отношение, устанавливающее зависимость коэффициента M от при­ ложенного напряжения Up.n и напряжения пробоя р-п перехода £ / п р :

M(Up.n)-=[\-(\Up.n\/Unpr\-\ • (8.27а)

218

где показатель m для кремниевого п-р-п транзистора согласно [ПО] равен 2, а по новым данным в [140] — 3; для р-п-р кремниевых транзисторов m = 3,5 согласно [ПО] я m = 5 по данным [140]. В нашем случае умножения в плоской части коллекторного р-п пере­ хода формула (8.27а) примет следующий вид:

тера и коллектора. Физически это можно понять из следующих со­ ображений. Увеличивающаяся концентрация дырок в базе, образо­ ванных ударной ионизацией в коллекторном р-п переходе, вызывает образование положительного заряда в базе и увеличение прямого сме­

Легко проверить, что для п-р-п транзисторов при а' = 0,80 должно быть ЕУкэо ~ 0>3—0,5(7пР (при m = 2—3). Поскольку, как

219