Интегральная схема Советский патент 1993 года по МПК H01L27/04 

К

ел С

Применение: изобретение относится к области микроэлектроники и предназначено для использования в интегральных схе- .мах и полупроводниковых приборах. Сущность изобретения: повышение коэффициента усиления транзистора путем использования паразитного падения напряжения на последовательном сопротивлении коллектора. Интегральная схема содержит п-р-n-транзистор, база которого является входом схемы, эмиттер заземлен, коллектор через сопротивление соединен с выходом схемы. Интегральная схема выполнена на подложке р-типа проводимости 5 на участке эпитаксиального слоя 6 n-типа проводимости со скрытым слоем 7 n-типа проводимости, в эпитаксиальном слое сформирована область базы р-типа проводимости 8. эмиттер 9 n-типа проводимости, коллектор 10

фцг.2

n-типа проводимости, сопротивлением служит последовательное сопротивление коллектора, а подложка 5 р-типа проводимости заземлена, дополнительно введен р-п-р- транзистор. Его база соединена с коллектором п-р-п-транзистора, . коллектор заземлен, а эмиттер соединен с выходом схемы. Эмиттер р-типа проводимости выполнен в одном участке эпита.с.иальногр

Изобретение относится к области микроэлектроники и предназначено для использования в интегральных схемах и полупроводниковых приборах.

Целью изобретения является увеличение коэффициента усиления транзистора за счет использования паразитного падения напряжения на резисторе.

На фиг.1 изображена электрическая схема; на фиг.2 - структура интегральной схемы;.на фиг.З - график зависимости В от тока базы п-р-п-транзистора.

Интегральная схема (см. фиг. 1,2) содержит п-р-п-транзистор 1, база которого является входом схемы 2, эмиттер заземлен, коллектор через сопротивление 3 соединен с выходом схемы 4. Интегральная схема выполнена в подложке р-типа проводимости 5, на которой сформирована эпитаксиальная область n-типа проводимости 5 со скрытым слоем п+-типэ проводимости 7. В эпитакси- альном слое 6 сформирована область базы р-типа проводимости 8, эмиттер п типа проводимости 9, коллектор n-типа проводимости 10. Резистором служит последовательное сопротивление коллектора, состоящее из сопротивлений слоев коллектора 10, скрытого слоя 7 и эпитаксиального слоя б. База р-п-р-транзистора 11 соединена с коллектором п-р-п-трэнзистора 1, коллектор заземлен, а эмиттер соединен с выходом схемы 4. Эмиттер р-п-р-транзистора 12 выполнен в одном участке эпитаксиального слоя 6 с n-p-n-транзистором. Его базой является область эпитаксиального слоя n-типа проводимости 6, а коллектором - подложка р-типэ проводимости 5.

На фиг.З иллюстрируется повышение коэффициента усиления изобретения по сравнению с прототипом.

Работает интегральная схема следующим образом.

Пусть n-p-n-транзистор находится в активном режиме работы. Коллекторный ток

слоя 6 с n-p-n-трэнзистором, базой является область эпитаксиального слоя б п-типа проводимости, а коллектором - подложка 5 р-типа проводимости. Когда падение напряжения на последовательном сопротивлении коллектора достигает 0,7 В, открывается р - п-р-транзистор, который увеличивает суммарный коэффициент усиления. 3 ил.

создает падение напряжения на последовательном сопротивлении коллектора 3. При достаточно большом токе, когда.напряжение на резисторе достигает 0,7 В. р -п-ртранзистор 11 открывается Его ток эмиттера складывается с током, протекающим через последовательное сопротивление коллектора п-р-п-транзистора, и суммарный выходной ток увеличивается,

что приводит к увеличению коэффициента усиления. Кроме того, шунтирование последовательного сопротивления коллектора переходом база-эмиттер р-п-р-транзистора приводит к ограничению падения напряжения на резисторе 3 и. следовательно, к ограничению насыщения п-р-п-транзистора 1..

Произведем упрощенный расчет суммарного коэффициента усиления BЈ . Суммарный выходной ток к определяется выражением

IK Шк + Ь.р-п-р,

где IRK - ток через последовательное сопротивление коллектора;

1э р-п-р - ток эмиттера р-п-р-транзистора.

30

Нк

Цбзр-Ti-p

Rk

35

где иб.э. р-п-р - напряжение база-эмиттер открытого р-п-р-транзистора.

э р-п

|-р - Iб. р-П-р (В р-п-р + 1).

где б. р-п-р - ток базы р-п-р-транзистора:

Вр-п-р - коэффициент усиления р-п-р- 40 транзистора.

б. р-п-р 1к.п-р-п RK,

где U. n-p-n - ток коллектора n-p-n транзистора.

Ik. n-p-n 1б. n-p-n ,

где 1-6. n-p-n - ток базы, n-p-n-транзистора.

Подставляя (7-10) в (6) и произведя несложные математические преобразования, получим

IK Bn- -p-n (Bp-n-p + 1)1б. n-p-n)

Бэ. р-п-р р-п-р

.. . Ј...

Суммарный коэффициент усиления оп- .еделяется выражением

; в -i- ° .

. I6. n-p-n

Bn-p-n (Bp-n-р + 1) -

U бз. Р-п-р . В р..п..р .,- .... ; .k ie.n-p-n)

Рассчитаем В при RK 0,02 кОм, Вп- ,. п 100, Вр-п-р -- 20. Уб.э.р-п-р 0,9 В, if).n-p-n 2 мА.

ВЈ 100 V(2oVl) ,165.0

Данный расчет является упрощенным, оценочным, не учитывающим последовательные сопротивления базы, эмиттера, зависимость В от тока и др. Более точным расчет приводит к большому усложнению формул и поэтому не приводится. На фиг.З приведены результаты моделирования схемы на ЭВМ, показывающие, что изобретение по сравнению с прототипом при IG.n-p-n 2 мА имеет больший коэффициент усиления n-p-n-транзистора на 10-30%.

Таким образом, по сравнению с прототипом изобретение имеет более высокий коэффициент усиления за счет использования паразитного падения напряжения на резисторе,

Формулаизобретения

Интегральная схема, содержащая п-р- n-трэнзистор, выполненный в подложке р- типа проводимости. на которой

сформирована эпитаксиальная область п- типа проводимости со скрытым слоем п+-ти- па проводимости, образующие коллектор транзистора, последовательное сопротивление которого является резистором схемы,

который соединен с. выходом схемы, в эпи- таксиальном слое сформирована область р- типа проводимости - база транзистора, являющаяся входом схемы, в базе сформирована эмиттерная область п+-типа проводимости, последняя, а также подложка соединены с общей шиной, от л и ч а ю ща я- ся тем, что, с целью увеличения коэффи ци- ента усиления за счет использования паразитного падения напряжения на резисторе,

в эпитаксиальную область дополнительно введена область р-типа проводимости, соединенная с выходом схемы.

Выход --о

фуг.;