Транзистор Советский патент 1987 года по МПК H01L29/70 

Изобретение относится к области полупроводниковой электроники, к кон ст1 укциям транзисторов. Известны транзисторйг, Содержащие структуру с п:-р-п-п -слоями. Известные транзисторы не могут нормально функционировать при приложении к коллекторному выводу отрицательного напряжения из-за низкого напряжения пробоя эмиттерно-базового р-п-перехода и возникающего тока между коллекторнБ1М и базовым выводами. Наиболее близким к предлагаемому является транзистор с эпитаксиальным коллектором, базой, эпйта ксйальной эмиттерной областью с концентрацией легирующей примеси менее концентрации примеси в базовой области, с расположенными в указанной эмиттерной области поверхностной высоколегированной областью того же типа проводимости и кольцевой области про тивоположного типа проводимости, рас положенной вокруг высоколегированной эмиттерной области и соприкасающийся с базовой областью. . Указанный транзистор не допускает приложение к коллекторному выводу повышенного бтрицательнбгб напряжения, однако при изменении полярности напряжения на коллекторном выводе, как и в указанном выЩе случае, рабо::; трс;пособность схемы с транзистором нарушается из-за тока между коллекторным и базовым выводами. . Цель и:зобретёния - обеспечение работоспособности при изменении тпо.лярности напряжения на коллекторном выводе. Указанная цель достигается благо Даря тому, что вокруг высоколегированной эмиттерной области расположена область прот1ф6пол5жного типа проводимости, глубина которой от поверхности эмиттерного слоя не превышает глубины высоколегированной эмит терной области, снабженной электродным выводом. Благодаря этому при изменении полярности напряжения на коллекторном выводе истощенная область расположена лишь в эпитаксиальной части эмиттерной области, и ток между коллекторным выводом и управляющим выводом .не возникает ни из-за проводимости, ни из-за пробоя р-п-перехода. 73 Структура транзистора показана на фиг. 1; семейство вольтамперных характеристик при положительном смещении между управляющим электродом и эмйттером - на фиг. 2. Транзистор содержит п контактную область 1, эпитаксиальную п-область 2, базовую р-область 3, с концентра- . цией легирующей примеси на 1-2 порядка большей, чем концентрация легирующей примеси в слое ( 10 -10 )-3, эпитаксиальная эмиттерная область п-типа 4 с концентрацией легирующей примеси порядка 10 -10 , кольцевая ограничивающая обла,сть 5, ограничивающая область транзистора, высоколегированная (10 см ) область J эмиттера п -типaj глуби ной примерно 1-2 мкм, дополнительная р-область 6 с концентрацией примеси порядка 10 -10 см , с глубиной не более- глубины области 7, металлизация к ней 8, вывод 9 коллектора, электронный вывод эмиттера 10, электродный вывод управляющего электт ода П. Ширину слоев областей 2,3,4 выбирают исходя из необходимых значений прямых н обратных рабочих напряжений и желаемых значений коэффициентов усиления. . При положительном смещении р-пперехода (областей 6-4) и положи-. тельном смещении коллекторного вьгоода 9 область 6 инжектирует дырки, которые достигают области 3, а электроны, инжектируемые областью 7, снижают потенциал области 4; соотв.етствующие дырочные токи от области 3 к области 4 отпирают эмиттерный р-п- переход областей 3-4 и вызьюают протекание электронного тока к положительно смещенной коллекторной об ласти 2; при достаточном уровне тока электрода 1 дырки, инжектируемые областью 6, достигают коллекторного слоя 2 и модулирук1Т его проводимость. При отрицательном смещении коллекторного вьшода 9 дьфки, инжектируемые областью 6, достигают области 3; дырки, достигшие базовой области 3 протекают к находящемуся под отрицательным потенциалом слою 2, тем самым включая транзистор в инверсном направлении (4 - коллекторный слой, 3 - базовая область, 2 - эмиттерная область). При отрицательном смещении коллекторного вывода обедненная область расположена в эмит3 - 73 терной области 4 li защищает управляю щую область 6 от отрицательного потенциала, коллекторной области 2. Преимуществом предлагаемого транзистора является его способность усиливать сигналы ( или осуществлять коммутацию тока) при знакопеременном напряжении на коллекторном вьгооде и положительных смещениях эмиттернобазового р-п-перехода. Это позволяет использовать предлагаемый транзистор в схемах усиления или коммутаций разнополярных напряжений, в различных импульсных формирователях разнополярных сигналов, для вьтрямления или даже управления полярностью выпрямленного напряжения. В сравнении с симметричными тиристорами, предназначенными для коммутации разнополярных напряжений, предлагаемь1е транзисторы обладают меньшими паденййми напряжения в открытом (насьпценном) состоянии, значительно более высокими скоростями переключе|ния, возможностью прерьгоания тока в любой момент при использовании упрабляющего электрода, а не только в момент спада напряжения сети. При использовании приборов в качестве управляемых выпрямителей может быть достигнут КПД больший, чем при использовании КУВ, диодов с р-п-переходом или даже диодов Шоттки в диапазоне средних плотностей тока через прибор.

ТРАНЗИСТОР с эпитаксиальным коллектором, базой, эпитаксиальной эмиттерной областью с концентрацией легирующей примеси менее концентрации легиру ощей примеси в базе, причем в эмиттерной области расположена высоколегированная область того же типа проводимости и кольцеваяi область противоположного типа проводимости, соприкасающаяся с базовой областью, отличающийся тем, что, сцелью обеспечения работоспособности при изменений полярности напряжения на коллекторе, вокруг высоколегированной эмиттерной области расположена область противоположного типа проводимости, глубина которой не превышает глубины высоколегированной области, снабженная электродным вьшодом.