МОЩНЫЙ СВЧ-МНОГОЭМИТТЕРНЫЙ ТРАНЗИСТОР Советский патент 1994 года по МПК H01L29/72 

Изобретение относится к области полупроводниковых приборов, в частности к конструкции кремниевых мощных СВЧ-транзисторов.

Цель изобретения - увеличение выходной мощности, повышение стабильности и надежности в рабочем режиме за счет улучшения токостабилизирующих свойств резисторов.

На фиг. 1 показана конструкция транзистора, в разрезе; на фиг. 2 - вольт-амперная характеристика переходов эмиттер - база транзистора для различных температур.

Транзистор содержит коллектор-подложку 1 с выполненными в ней областями базы 2 и эмиттера 3, расположенное на ее поверхности диэлектрическое покрытие 4 с окнами 5 и 6 для осуществления контакта с базой 2 и эмиттером 3 соответственно. На поверхности диэлектрического покрытия 4 расположены тонкопленочные токостабилизирующие резисторы 7 из силицидов ванадия или кобальта, контактирующие с эмиттерной металлизацией 8, в свою очередь имеющей контакт с областью эмиттера 3 через контактные окна 6. Резисторы 7 имеют также "собственную" металлизацию 9. Базовая металлизация 10 через контактное окно 5 контактирует с областью базы 2.

Сопротивление токостабилизирующих резисторов определяется выражением
R = ., где K - термический коэффициент эмиттерного напряжения, B/^оС;
α - температурный коэффициент токостабилизирующих резисторов, 1/^оС,
I_э - постоянная составляющая тока в цепи эмиттера, а.

Выражение, определяющее величину токостабилизирующего сопротивления получено исходя из следующих исходных предпосылок:
а) рабочая точка по постоянному току не должна меняться в крайних точках температурного диапазона транзистора, т.е. I_эо = I_эΔT
б) приложенное напряжение к эмиттерному переходу определяется выражением
U=U_эб+I_эR_э , где U_эб - встроенный потенциал p-n-перехода;
R_э - сопротивление цепи эмиттер-база;
I_э - ток эмиттера.

Температурная зависимость встроенного потенциала определяется выражением
U_эб = U- KT, где U - встроенный потенциал p - n-перехода при начальной температуре;
K - термический коэффициент эмиттерного напряжения;
ΔT - изменение температуры.

в) температурная зависимость сопротивления R_э определяется только температурной зависимостью балластных резисторов
R_э = R(1 + αΔT) +R_ш + R_n/n + R_p-n где R - сопротивление токостабилизирующих резисторов при начальной температуре;
α - температурный коэффициент токостабилизирующих резисторов;
R_ш - сопротивление токопроводящих шарошек;
R_п/п - сопротивление полупроводниковых областей в цепи эмиттер - база;
R_p-n - сопротивление эмиттерного перехода в прямом направлении.

Устройство работает следующим образом.

При подаче питания на коллекторный переход транзистора и выводе его в рабочий режим подачей напряжения ВАХ транзистора известной конструкции трансформируется из А в Б (фиг. 2), при этом возрастает ток I_э, протекающий через транзистор, и происходит дальнейшее повышение температуры транзистора из-за саморазогрева.

При использовании токостабилизирующих резисторов 7 из материала с ТКС≥2,8˙ 10^-3 1/^оС и величиной сопротивления, определяемой по приведенной формуле, сдвиг начальной ВАХ транзистора А, обусловленный разогревом эмиттерного p-n-перехода, происходит одновременно с изменением наклона ВАХ таким образом, что заданный рабочий ток остается неизменным. В результате обеспечивается равномерность токораспределения по транзисторной структуре в рабочем режиме за счет постоянства действительной части входного импеданса отдельных ячеек, образующих транзистор.

Изобретение относится к области микроэлектроники, в частности к конструкции мощных СВЧ генераторных, линейных и импульсных транзисторов. Цель изобретения - увеличение выходной мощности, повышение стабильности и надежности в рабочем режиме за счет улучшения токостабилизирующих свойств резисторов. Балластные эмиттерные тонкопленочные резисторы выполнены из пленок CoSi₂ или VSi₂ , величина которых определяется выражением , где - термический коэффициент эмиттерного напряжения, В/°С, α - температурный коэффициент токостабилизирующих резисторов, 1/°С, J_э - постоянная составляющая тока в цепи эмиттера; n - количество эмиттеров. 2 ил.

МОЩНЫЙ СВЧ-МНОГОЭМИТТЕРНЫЙ ТРАНЗИСТОР, включающий монокремниевый кристалл с областями базы и эмиттера, диэлектрическое покрытие, расположенные на нем эмиттерные токостабилизирующие тонкопленочные резисторы и контактно-металлизированную систему, отличающийся тем, что, с целью увеличения выходной мощности, повышения стабильности и надежности в рабочем режиме за счет улучшения токостабилизирующих свойств резисторов, они выполнены из пленок CoSi₂ или VSi₂, а величина сопротивления, подключаемого в цепь каждого эмиттера токостабилизирующего резистора, определяется выражением
R = · n,
где /K_u / - термический коэффициент эмиттерного напряжения, В/^oС;
α - температурный коэффициент токостабилизирующих резисторов, 1/^oС;
I_э - постоянная составляющая тока в цепи эмиттера, А;
n - количество эмиттеров.