Descrierea unor Elemente de Circuit

TRANZISTORUL BIPOLAR

Tranzistorul bipolar este, de departe, elementul de circuit cel mai complicat (ca funcţionare fizică şi control tehnologic) care intră în structura unui circuit integrat, motiv pentru care procesul tehnologic este elaborat astfel încât să se obţină performanţele optime pentru acesta.

O structură tipică de tranzistor npn folosit în circuitele liniare este urmatoarea: stratul epitaxial al acestei structuri are rezistivitatea de 2,5 Ωcm şi grosimea de 12 μm, ceea ce asigură o tensiune de străpungere (VCEO) de cel puţin 35 V şi o rezistenţă serie a colectorului (RSC) de 350 Ω.

Structura tranzistorului este definită de parametri care se calculează sau se aleg din considerente de funcţionare în circuit, tehnologice sau economice (de randament). Aceste considerente ar putea fi următoarele:

-Grosimea stratului epitaxial (xC) se ia între 10 şi 12 μm practic la toate circuitele integrate liniare.

-Rezistivitatea stratului epitaxial (ρC) se alege între 0,5 şi 5 Ωcm din considerente de tensiune de străpungere colector-bază (VCBO) şi colector-emitor (VCEO) la tranzistoarele etajului de ieşire.

-Adâncimea joncţiunii colector-bază (xB) se ia în jur de 4 μm pentru circuite de frecvenţe joase (profile adânci) şi în jur de 2,5 μm pentru circuite de frecvenţe înalte (profile superficiale).

-Grosimea bazei ( W= xB – xE ) se ia în jur de 1 μm pentru profile adânci şi 0,7 μm pentru profilele superficiale.

-Rezistenţa pe pătrat la difuzia stratului îngropat ( R□C ) se ia între 4 şi 5 Ω, practic la toate circuitele liniare.

-Rezistenţa pe pătrat la difuzia bazei ( R□B ) se ia între 135 şi 200 Ω, valorile mai mici corespund profilelor adânci.

-Rezistenţa pe pătrat la difuzia emitorului ( R□E ) rezultă, practic la toate circuitele integrate liniare, în jur de 2,5 Ω conform valorii tipice a concentraţiei de impurităţi pe suprafaţa emitorului NEO = 1021 cm-3 .

-Planul tranzistorului se proiectează, în general, în funcţie de nivelul de curent la care lucrează tranzistorul.

-Spaţiul dintre peretele interior al difuziei de izolare şi difuzia bazei sau contactului de colector se alege mai mare decât 2xC ≈ 20 μm din considerente de difuzie laterală, iar grosimea peretelui de izolare se ia în mod tipic între 10 şi 20 μm.