Многоколлекторная транзисторная структура Советский патент 1982 года по МПК H01L29/72 

1

Изобретение относится к полуироводниковой электронике, в частности к нолупроводниковым приборам с отрицательной дифференциальной проводимостью, и может быть использовано в радиоэлектрон- 5 ной аппаратуре различного назначения, например, в импульсной технике.

Известен полупроводниковый прибор с отрицательной дифференциальной проводимостью, содержащий область п+-типа, об- ю ласть р-типа и область л-типа, соединенную с мета/Глическим затвором, расположенным над р-п переходом эмиттер-база 1.

Недостатком его является малая величина отрицательной дифференциальной про- i5 водимости.

Наиболее близким по техиической сущности к изобретению является многоколлекторная транзисторная структура, содержащая полупроводниковую подложку, в кото- 20 рой образованы эмиттерная, базовая и коллекторные области с контактом к коллектору, который расположен между контактами к эмиттеру и базе 2.

Однако, подобная структура не позволя- -25 ет получать вольт-амиерную характеристику с участком отрицательной дифференциальной проводимости.

Цель изобретения - получение вольтамперной характеристики с участком отри- зо

нательной дифференциальной проводимости.

Цель достигается тем, что в многоколлекторной транзисторной структуре одна из коллекторных областей выполнена в форме кольца, внутри которого расположен контакт к базе, а расстояиие между кольцом и соседней коллекторной областью равно внутреннему диаметру, величина которого не превышает удвоенной ширины области пространственного заряда в полупроводнике в иодложке.

На чертел е представлена многоколлекторная транзисторная структура.

Она содержит полупроводниковую подложку 1, в которой образованы эмнттерная 2 и коллекторные области 3, 4, а контакт к коллекторной области 5 располол ен между контактом к эмиттеру 6 и контактом к базе 7, который окружен коллекторной областью 4, выполненной в форме кольца.

При вк.лючении устройства по схеме с общим эмиттером, к области коллектора р-типа 3 прикладывается отрицательный потенциал выходного напрял-сения, а к омическому контакту базы 7 - отрицательный потенциал входного напряжения. При этом р-п-переход коллектор-подложка (база) смещается в обратном направлении, а р-/7-переход эмиттер-подлол ка (база) смещается в прямом направлении. Последнее вызывает появление эмиттерного тока, который разделяется на базовый ток, текущий от эмиттерной области 2 через канал в подложке (базе), окруженный коллекторной областью 4, к омическому контакту базовой области 7 и коллекторный ток, текущий от эмиттера 2 через подложку (базу) 1 к коллектору 3. Вначале при увеличении выходного напряжения коллектор-эмиттер при-бор работает как обычный биполярный транзистор, т. е. с ростом напряжения происходит увеличение, а затем и насыщение тока коллектора (при этом входное напряжение базаэмиттер и ток базы остаются постоянными). Когда величина выходного нанряжения достигает значения, при котором щнрина области пространственного заряда р-п-перехода коллектор-подложка (база) становится равной расстоянию меледу коллекторными областями 3 и 4, происходит смыкание р-области коллектора 3 с р-областью коллектора 4. При этом область 4 оказывается под отрицательным нотенциалом, который сместит р-/г-переход коллектор-4подлол ка (база) в обратном направлении и приводит к полному смыканию областей коллектора 4. Таким образом, область омического контакта базы оказывается нзолированной от подложки (базы), что приводит к нрекрапденню протекания базового тока. Напрялсение на р-п-переходе эмиттер-подложка (база) падает до нуля. Ток эмиттера также падает до нуля, что в свою очередь вызывает резкий спад тока коллектора до незначительной величины, определяемой током утечки коллектора. В отличие от аналогичных полупроводниковых приборов, в которых на участке с отрицательной дифференцнальной проводимостью уменьшение выходного тока происходит ностепенно с увеличением выходного напряжения, в приборе по изобретению вследствие того, что к области коллектора 4 при выходном напряжении, соответствующем максимальному выходному току, сразу прикладывается напряжение, смещающее его р-«-переход в обратном направлении и большее напряжения смыкания коллекторной области, спад выходного тока нри увеличении выходного напряжения будет очень резким. Устройство увеличивает отрицатель 1ую дифферендиальиую проводимость, а следовательно и быстродействие импульсных устройств на его основе. Формула изобретения Многоколлекторная транзисторная структура, содержащая полупроводниковую подложк}, в которой образованы эмиттерная, базовая и коллекторные области с контактом к коллектору, который расположен между контактамн к эмиттеру и базе, отличающаяся тем, что, с целью получения вольт-амперной характеристики с участком отрицательной дифференциальной проводимости, одна из коллекторных областей выполнена в форме кольца, внутри которого расположен ко ггакт к базе, а расстояние между кольцом и соседней коллекторной областью равно внутреннему диадметру, величина которого не превышает удвоенной ширины области нространственного заряда в полупроводнике в подложке. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе Thomas Rayl Edward et al. The NEGH: 1. A surface-controlled negative impedance transistor, «IEEE Wans. Electron. Devices, 1977, 24, № 8, 1070-1076. 2. Заявка ФРГ № 2609219, кл. Н OIL 27/04, опублик. 1976 (прототип).