Транзисторы. Конструктивно-технологическое обеспечение производства вычислительной техники

 

 

 

 

Транзисторы

 

Конструктивно-технологическое  обеспечение производства вычислительной техники

 

 

 

 

ТРАНЗИСТОР

    полупроводниковый прибор, предназначенный для усиления электрического тока и управления им.

 

Конструктивно-технологическое  обеспечение производства вычислительной техники

 

Основой полевого транзистора служит пластина кремния (затвор), в которой  имеется тонкая область, называемая каналом (рис. 1,а). По одну сторону канала расположен сток, по другую - исток. При  подключении к истоку транзистора  плюсового, а к стоку минусового выводов батареи питания GB2 (рис. 1,б) в канале возникает электрический  ток.

 

 

 

 

Конструктивно-технологическое  обеспечение производства вычислительной техники

 

ВИДЫ ТРАНЗИСТОРОВ:

1.  Точеный транзистор

2. Сплавной плоскостной транзистор

3. Диффузионный транзистор

4. Биполярный транзистор

5. Эпитаксиальный транзистор

6. Фототранзистор

7 . Полевой транзистор

 

 

 

 

Конструктивно-технологическое  обеспечение производства вычислительной техники

 

Первым прибором, позволившим получить заметное усиление тока, был точечный транзистор Браттейна и Бардина. Такой транзистор представляет собой  кусочек германия n-типа, припаянный к металлическому основанию, которое  играет роль базового контакта.

 

ТОЧЕЧНЫЙ ТРАНЗИСТОР, изображенный схематически. Две заостренные проволочки прижаты к полупроводниковому кристаллу n-типа (германий), припаянному к металлическому кристаллодержателю. 1 - латунный или  иной кристаллодержатель; 2 - области p-типа; 3 - припой или золотой сплав (контакт  базы); 4 - кристалл n-типа; 5 - эмиттерный точечный контакт (бериллиевая бронза); 6 - коллекторный точечный контакт (фосфористая  бронза); 7 - область n-типа.

 

 

 

 

Конструктивно-технологическое  обеспечение производства вычислительной техники

 

Сплавной плоскостной транзистор представляет собой тонкую пластинку

 германия, в которую с разных сторон вплавлены два

шарика из индия, образующих эмиттер  и коллектор

 

 

 

 

Конструктивно-технологическое  обеспечение производства вычислительной техники

 

Диффузионные германиевые транзистор  сформированный на поверхности довольно большого микрокристалла. Тысячи таких  микрокристаллов могут одновременно обрабатываться методом диффузии. 1 - базовая область p-типа; 2 - коллекторный переход; 3 - слой диоксида кремния; 4 - коллекторный контакт; 5 - микрокристалл кремния; 6 - вывод базы; 7 - эмиттерный вывод; 8 - электрическое соединение золото - кремний; 9 - металлический кристаллодержатель; 10 - напыленный электрод; 11 - эмиттерная область n-типа; 12 - эмиттерный переход.

 

Высокочастотные германиевые транзисторы  нашли применение в электронных  схемах спутников связи и в  подводных кабелях. Однако для германия так и не были реализованы потенциальные  возможности, предоставляемые, в принципе, диффузионным процессом, и он был  вытеснен кремнием, у которого на много  порядков величины меньше токи утечки. Поэтому кремниевые транзисторы  могут работать при температурах до 150° С, а не до 70° С, как германиевые.

 

 

 

 

Конструктивно-технологическое  обеспечение производства вычислительной техники

 

Биполярные планарные транзисторы.Термин "биполярные" означает, что используются носители обоих типов - и электроны, и дыркиТакой транзистор имеет тот  недостаток, что у него большое  последовательное сопротивление коллектора, нежелательное в случае переключающего устройства. Этот недостаток отсутствует  при использовании эпитаксиалключающего устройства. Этот недостаток отсутствует  при использовании эпитаксиального  материала - тонкого слоя кремния  с высоким удельным сопротивлением

 

 

 

 

Конструктивно-технологическое  обеспечение производства вычислительной техники

 

Эпитаксиальные транзисторы.  Эпитаксиальная технологияоснована на выращивании  очень тонкого слоя полупроводника поверх исходного слоя того же самого материала 

Эпитаксиальный материал дает возможность  изготавливать транзисторы для  усилителей и электронных ключей.

 

Конструктивно-технологическое  обеспечение производства вычислительной техники

 

 

 

 

Конструктивно-технологическое  обеспечение производства вычислительной техники

 

Фототранзистор. Когда на транзистор падает свет достаточно большой энергии, т.е. с достаточно малой длиной волны, в нем освобождаются электронно-дырочные пары. В нормальных условиях они  рекомбинируют и исчезают. Но, если пары возникают вблизи p-n-перехода с  напряжением обратного смещения, они могут диффундировать в область  перехода. Один из носителей может  быть ускорен напряжением, имеющимся  на переходе, и тогда он приобретает  способность освобождать дополнительные заряды в процессах столкновения. В материале n-типа ускоряется дырка, в материале p-типа - электрон. Поскольку  заряды несут ток через переход, он возникает и во внешней цепи, т.е. свет преобразуется в электрический  ток.

 

 

 

 

Конструктивно-технологическое  обеспечение производства вычислительной техники

 

ПОЛЕВОЙ ТРАНЗИСТОР. Управление током  осуществляется посредством затворов. Такие транзисторы, изготовленные  МОП-методом (слева) или методом диффузии (справа), являются униполярными, т.е. в  них активную роль играют носители только одного типа. В . Поскольку МОП-транзисторы  не требуют изолирующих островков, они допускают более высокую  плотность "упаковки" на микросхеме, чем биполярные транзисторы. а - полевой n-МОП-транзистор; б - ПТ с управляющим p-n-переходом.

 

 

 

 

Конструктивно-технологическое  обеспечение производства вычислительной техники

 

Транзистор применяется в

:Усилительных схемах. Работает,  как правило, в усилительном  режиме

Генераторах сигналов. Транзистор может  использоваться либо в ключевом (генерация  прямоугольных сигналов), либо в  усилительном режиме (генерация сигналов произвольной формы).

Электронных ключах. Транзисторы работают в ключевом режиме.

Транзисторы применяются в качестве активных (усилительных) элементов  в усилительных и переключательных каскадах.