173930. lajstromszámú szabadalom • Félvezető eszköz
7 173930 8 vagy annál kisebb, az emitter felülete alatti rekombináció eredményeként. A találmányunk egyik fontos tényezője az, hogy az emitter kisebbségi töltéshordozóinak diffúziós hossza nagyobb, mint a WE szélesség, az emitter- 5 -bázis átmenet és az L-H átmenet között, a kevéssé szennyezett emitterben. Találmányunk további fontos jellemzője az, hogy a 14 L-H átmenet a kevéssé szennyezett N típusú szilícium epitaxiális emitter 4 első rétegben 10 helyezkedik el. A 14 L-H átmenet alakítja ki az emitterben a beépített mezőt, és ez a mező oly módon hat, hogy az emitter bázis rétegből származó lyukáram az emitter-bázis 13 PN átmenete felé reflektálódik. 15 Amikor az L-H átmenet beépített mezeje elegendően nagy, a lyukak diffúziós áramát kompenzálja, és ez azon lyuk driftáramával lesz azonos, amit a kevéssé szennyezett, N típusú szilícium epitaxiális emitter 4 első rétegben a mező létrehoz. 20 Ez a kompenzáció csökkenti azt az áramot, ami a bázisból az emitter-bázis 13 PN átmenetén keresztül az enyhén szennyezett, N típusú szilícium epitaxiális emitter 4 első rétegbe folyik. Találmányunkban a beépített mező megváltoz- 25 tatja az (5) egyenletet az alábbiak szerint: l'n qv Wr J’p = q ' Dp • — (e —- -1} • tanh (— Lp kT Lp 30 (azzal a feltétellel, hogy Lp > Wr) Pn • WE = q • Dp • —y-— L p (e — -1) kT (8) 35 Mivel a beépített mező <p feszültségkülönbsége nagy, és q<P kT 40 q ó (^=10 például, 0 = 0,2 volt.) 45 WE Az Lp nagy értéke, az —— hányadost nagyon Lp 50 kicsivé teszi. Ennek eredményeként, J’p közel nullává válik. A Jp értékének csökkenése a y értékét közel eggyé teszi a (3) egyenlet szerint, az a értéke 55 viszont naggyá válik, valamint hFE értéke is nagy lesz az (1) egyenlet szerint. Az alacsony zaj karakterisztikát az alábbi módon lehet megmagyarázni. A rácshibák és a diszlokációk nagymértékben csökkennek, mivel az 60 emitter-bázis 13 PN átmenetét a kevéssé szennyezett, N" típusú szilícium epitaxiális bázis 3 második zóna alakítja ki. Az N típusú szilícium epitaxiális emitter 4 első rétegben a kis szennyezési koncentrációt a zaj jellemzők tekintetbevétele korlátozza, 65 valamint a rp élettartam és az Lp kisebbségi töltéshordozók diffúziós hossza, olyan értékre, ami körülbelül a 1018 atom cm-3, vagy annál kisebb. További tényező, ami közrejátszik az alacsony zaj jellemzők kialakításában az, hogy az emitter áram majdnem függőleges irányban folyik a kevéssé szennyezett N típusú szilícium epitaxiális emitter 4 első rétegen, és a kevéssé szennyezett P típusú szilícium epitaxiális bázis 3 második zónán keresztül. Az L-H átmenetet azonos vezetőtípusú anyag erősen és gyengén szennyezett tartományai alakítják ki. Az L-H átmenet nagymértékben áthatolhatatlan a kisebbségi töltéshordozók számára, de nem az a többségi töltéshordozók számára. A nagy földelt emitteres áramerősítést a 4. ábrán mutatjuk meg. Az eltérések a 15 és 16 görbék között csupán a planáris elrendezés miatt vannak. Azonban mindkettő igen magas földelt emitteres áramerősítési tényezőt mutat. Az 5. ábra 17 görbéje, az 1. ábra eszközének zajtényezőjét mutatja a frekvencia függvényében. Az 5. ábra 18 görbéje a mindezideig legalacsonyabb zajtényezővel rendelkező hagyományos eszköz zajtényezőjét mutatja a frekvencia függvényében. A 6. ábra 19 és 20 görbéi az 5. ábrán látható görbékkel összehasonlíthatók csupán a bemeneti impedancia különböző. A 7. ábrán 21 görbe a korábban alkalmazott eszközök zaj jelleggörbéje, ami összehasonlítható az 1. ábrán bemutatott találmány szerinti eszköz zaj jelleggörbéjével, amit a 2 görbe mutat. A 21 és 22 görbék a zajtényezők, a 3 dB-es pontnál. Ami az általánosságban parabola alakú görbe belsejében található, az a 3 dB érték alatt van. Megjegyezzük, hogy a 4., 5., 6. és 7. ábrák tanulmányozásából megállapítható, hogy találmányunk igen jelentős javulást biztosít a korábbi megoldásokhoz képest. A 3. ábrán találmányunk másik kiviteli alakja látható, amelyben az 1. ábrán leírt NPN tranzisztort integrált áramkörben alakítottuk ki egy vagy több más félvezető eszközzel, mint például PNP tranzisztorral együtt, ami hagyományos kialakítású. A kettő együtt komplementer tranzisztorpárt alkot. A P típusú 30 hordozórétegen NPN 31 tranzisztor található, ami az 1. ábrán leírtakhoz hasonlóan alakítottunk ki. Ez tartalmazza az erősen szennyezett la kollektort, a gyengén szennyezett 2a kollektort, a gyengén szennyezett 3a bázist, gyengén szennyezett 4a emittert, az erősen szennyezett 5a réteget, 6a kollektor hozzávezetést, 25 kollektor kontaktust, 7a bázis hozzávezetést, 8a bázis kontaktust, 9a kollektor elektródát, 10a bázis elektródát és 1 la emitter elektródát. Ugyanezen 30 hordozórétegen PNP hagyományos típusú 32 tranzisztort alakítottunk ki, amely rendelkezik P" típusú 63 kollektorral, N~ típusú bázissal, P+ típusú 38 rétegből álló emitterrel, P típusú 37 kollektor hozzávezetéssel, P típusú 48 rétegből álló kollektor kontaktussal, N+ típusú 35 bázis kontaktussal, 39 kollektor elektródával, 40 bázis elektródával és 41 emitter elektródával. A két, 31 és 32 tranzisztorok egymástól a PN rétegekkel vannak elszigetelve villamosán. P típusú 50 szigetelő csatlakozik a P típusú 30 hordozóréteghez, és körülveszi mind az NPN 31 4
