Cтраница 2
Применение такого поглотителя наряду с другими мероприятиями позволило повысить надежность германиевых сплавно-диффузионных транзисторов П416 при заводских испытаниях примерно в восемь раз. В качестве другого примера, иллюстрирующего влияние влагопоглотителя, на рис. 8.2 показано изменение во времени параметра / Кбо транзисторов 2N338 с влагопоглотителем и без него. [16]
При изготовлении сплавных транзисторов температура процесса выбирается исходя из того, чтобы обеспечить хорошее смачивание и сохранить в полупроводнике достаточно большое время жизни неосновных носителей заряда. При создании сплавно-диффузионных транзисторов не требуется обеспечивать сохранение такого времени жизни в полупроводнике, какое требуется для сплавных транзисторов ( так как толщина базы в этих приборах очень мала), а надо температуру сплавления-диффузии выбирать высокой, для того чтобы достаточно быстро произошло образование переходов на требуемом расстоянии от фронта вплавления. [17]
В принципе метод сплавления-диффузии позволяет создать мощные германиевые транзисторы на довольно большие токи, порядка 10 а и выше, хотя имеются две причины, ограничивающие предельный ток этих транзисторов. Структура германиевых р-п - р сплавно-диффузионных транзисторов может иметь весьма высокий начальный коэффициент усиления по току, очень тонкую базу и достаточно высокое значение проводимости в базовой области Об. Если коллекторный контакт в таком транзисторе инжектирует хотя бы незначительное количество электронов, то из-за сравнительно высокого времени жизни в германии они могут дойти до перехода коллектор - база. В результате полный коэффициент усиления тока при его прохождении от эмиттерного до коллекторного вывода может стать равным единице и транзистор, начав работать как четырех-слойный р-п-р-п переключатель, перебросится в неуправляемое состояние, характеризуемое малым падением напряжения между эмиттером и коллектором и большим током. [18]
Надежность ППП в аппаратуре в ряде случаев на 2 - 3 порядка выше уровня надежности, контролируемого согласно ТУ на предприятиях-изготовителях. Особенно высока надежность ППП в ключевых схемах, получивших широкое распространение за последние годы. Так, интенсивность отказов германиевых сплавно-диффузионных транзисторов П401 - ШОЗводной из усилительных схем составила 6 - 10 - 6 l / час, в то время как в ключевых схемах электронно-вычислительной машины она достигала ( 6 - 8) х X Ю-8 Ичас. [19]
Технологический тип транзистора выбирается с учетом его специфических особенностей. Так, например, при низких частотах до 10 - 20 Мгц в широком диапазоне мощностей и токов во всех схемах могут применяться сплавные транзисторы, имеющие к тому же наиболее низкую стоимость. Специфической областью применения микросплавных и эпитаксиальных транзисторов следует считать высокочастотные переключающие схемы мультивибраторов и триггеров с непосредственными связями, однако следует иметь в виду их сравнительно высокую стоимость. Областью применения сплавно-диффузионных транзисторов являются высокочастотные резонансные и апериодические усилители, низковольтные скоростные генераторы импульсов и переключатели; конверсионных - генераторы и усилители радиопередающих устройств средних мощностей и средних частот, переключатели сравнительно больших токов и небольших напряжений при средних скоростях. [20]
В качестве основы для электродного материала на кремнии, как уже отмечалось, в принципе могут быть взяты олово, алюминий и золото, однако возможность использования золота, сразу отпадает. При: том безусловно не удается получить транзисторные структуры с более или менее удовлетворительными свойствами. Использование в качестве основы электродного материала алюминия очень неудобно, так как при этом полностью отпадает возможность в случае необходимости изменять концентрацию акцепторов в базовой области. Поэтому наиболее удобным материалом для основы электрода в кремниевых сплавно-диффузионных транзисторах является олово. Мышьяк является наиболее удачной эмиттерной примесью, так как он имеет очень высокую растворимость в кремнии ( до 2 - 1021 ат / см3) и очень маленький коэффициент диффузии. [21]
Задача снижения сопротивления насыщения в кремниевых сплавно-диффузионных транзисторах значительно сложнее. Как отмечалось в § 5 - 2, конструкция этих приборов обычно предусматривает специальные углубления в пластине кремния, играющие роль кассеты для электродного сплава при проведении процесса сплавления-диффузии. Поэтому если ток в транзисторе оттесняется к краю эмиттера, ему приходится проходить в высокоомном коллекторе довольно большой путь. В связи с технологическими трудностями площадь и периметр эмиттера в кремниевых сплавно-диффузионных транзисторах не удается довести до такой большой величины, как в германиевых. [22]
Однако если в германиевых сплавно-диффузионных приборах увеличить периметр эмиттера сравнительно несложно, то для кремниевых транзисторов эта задача намного сложнее. Дело в том, что при той температуре, которая должна поддерживаться в процессе диффузии в кремний из расплава или рекристаллизованного слоя ( порядка 1200 С), нельзя использовать для ограничения растекания расплава никаких кассет: любой металл или даже наиболее чистый графит будут вносить в полупроводник слишком много загрязнений. В то же время свободно лежащая на поверхности кремния жидкая капля будет стремиться принять круглую форму, наиболее невыгодную с точки зрения увеличения отношения периметра к площади. И если в германиевых транзисторах, для того чтобы получить эмиттер с более выгодными очертаниями - в виде полоски или кольца, достаточно использовать графитовые кассеты, то в кремниевых сплавно-диффузионных транзисторах приходится искать более сложные пути, например, создавать предварительно в кристалле углубления, имеющие требуемую форму. [23]
При сплавно-диффузионном методе эмиттерный переход транзистора создается по сплавной технологии, а база - по диффузионной. Обе операции обычно осуществляются одновременно. Для этого, например, в пластинку германия со слабовыраженной р-проводи-мостью вплавляется акцепторное вещество, содержащее примесь донорного вещества, которое хорошо проникает в германий. При сплавлении акцепторы насыщают расплав под каплей, а доноры диффундируют глубже, образуя под расплавом область базы. Распределение эквивалентной примеси вдоль структуры сплавно-диффузионного транзистора показано на рис. 3 - 3, г. Эмиттерный переход получается резким, как у сплавного транзистора, а коллекторный - плавным, как у диффузионного. [24]
При сплавно-диффузионном методе эмиттерный переход транзистора создается по сплавной технологии, а база - по диффузионной. Обе операции обычно осуществляются одновременно. Для этого, например, в пластинку германия со слабовыраженной р-проводи-мостью вплавляется акцепторное вещество, содержащее примесь донорного вещества, которое, хорошо проникает в германий. При сплавлении акцепторы насыщают расплав под каплей, а доноры диффундируют глубже, образуя под расплавом область базы. Распределение эквивалентной примеси вдоль структуры сплавно-диффузионного транзистора показано на рис. 3 - 3, г. Эмиттерный переход получается резким, как у сплавного транзистора, а коллекторный - плавным, как у диффузионного. [25]