Bipolinis tranzistorius

Bipolinis tranzistorius yra elektrinis puslaidininkinis įtaisas, naudojamas stiprinti signalą ir keletą kitų tikslų, kuriais srovė gaunama abiejų ženklų nešėjų judėjimu. Dabartine forma 1947 m. Produktą pasiūlė ir patentavo William Shockley.

Pirmųjų tranzistorių

raidos istorija: polinkiai paveldimi, tai iliustruoja William Bradford Shockley pavyzdys. Kasybos inžinieriaus sūnus ir vienas iš pirmųjų moterų inspektorių Jungtinėse Valstijose. Konkretus derinys.22-ame amžiuje jis įgijo bakalauro laipsnį, jo nesustojo, o 1936 m. Tapo filosofijos daktaru. Masačusetso technologijos instituto suteiktas pavadinimas nereiškia, kad „Shockley“ studijavo Nietzsche ir Aristotelį.Laipsnis rodo disertacijos buvimą didelių mokslų sąrašo srityje. Keistas pavadinimas yra duoklė tradicijai, kai viduramžių filosofija sprendė daugybę klausimų, teisingai laikant kitų mokslo krypties krypčių pirmtaką.

Darbo tikslas buvo ištirti elektroninius natrio chlorido lygius. Grupės teorija, kuri paaiškino procesuose vykstančius procesus, buvo tik populiarėja. Pagal teoriją bet koks kristalas kristalas gali užimti unikalią šiai dalelei būdingą būseną, turinčią tam tikrą energijos ir sukimosi kryptį.Atsižvelgiant į gradacijos pateikimą, valentų juostoje( susijusi su branduoliu) yra tam tikras diskretiškumas, be to, yra uždraustas regionas, kuriame neleidžiama įsikurti. Nuo paskutinio darbo, išimtis laikoma priemaišų puslaidininkiais, kurie tapo pagrindu kuriant kietojo kūno elektroniką, įskaitant bipolinius tranzistorius.

Bella Shockley pateko į laboratoriją įdomių idėjų branduolinių reaktorių projektavimo srityje. Uranas savo grynąja forma buvo atrasta jau seniai, pirmą kartą, naudojant elementą Becquerel, rado radioaktyvumą.Jis bandė bombarduoti metalų branduolius neutronais Enrico Fermi 30-ųjų pradžioje( XX a.), Siekdamas gauti transurano elementus. Vėliau paaiškėjo, kad radioaktyvusis skilimas vyksta kartu su energijos išleidimu iš išorės.„Shockley“ nusprendė bombuoti U-235, kad gautų naują didelės galios šaltinį.Antrojo pasaulinio karo metu, tiriantį galimą žemės invaziją į Japoniją, surinkti duomenys daugiausia prisidėjo prie Trumano sprendimo atsisakyti atominės bombos Hirosime.

„Bella Lab“ sukūrė tiesioginę „Shockley“ užduotį - rasti alternatyvą didelių gabaritų vamzdžių stiprintuvams. Tai reikštų vietos taupymą ir naujos kartos prietaisų, galinčių veikti karo sąlygomis, gimimą.Nėra paslapties, kad SSRS kariniai laimėjimai buvo vertinami priešingoje vandenyno pusėje.„Shockley“ buvo paskirtas brigados vadovu, kuris uždavė užduotį, į kurią, be kita ko, buvo įtraukti pirmojo taško tranzistoriai:

1. John Bardeen;
2. Walter Hauser Brattein.

skaitytojai jau žino apie taškinį diodą, pagrįstą kristalų detektoriumi, bet ką parodė tranzistorius? Tai lauko įrenginys: du elektrodai yra dedami į p tipo puslaidininkinę sritį ir atskiriami dielektriniu pleištu. Barjerinio sluoksnio storis skiriasi nuo pagrindo. Kontrolinis elektrodas, taikomas teigiamo potencialo n-regionui, labai sumažina pereinamąjį regioną ir neturi srovės. Istoriškai pirmasis tranzistorius laikomas lauko tranzistoriumi.

Konstrukcija pasirodė esanti specifinė.Pvz., Aukso kontaktai padengiami pavasarį į germanio pnn sankryžos kristalą, labiau kaip laboratorinė sąranka, o ne pilnas įrenginys karinei įrangai. Surinkta su raštinės klipais ir nuodingais elektrolitų klijais. Tačiau ateityje prietaisas suteiks Silicio slėnio pavadinimą.Tarp mokslininkų buvo ginčų, nes „Shockley“ lauko teorija, naudojama tranzistoriumi, nepadėjo sukurti prietaiso ir buvo paminėta 1925 m. Kanados Lilienfeldo patente. Todėl „Bell Lab“, kurdama dokumentus, išskiria „William“ vardą iš kūrėjų sąrašo.

Pažymėtina, kad Lilienfeldo pasiūlyta MESFET( lauko poveikio tranzistorius) struktūra neveikė.Tačiau biuro idėjos buvo priimtos, o „Bell Labs“ turėjo sunkumų pateikiant paraiškas. Tai paradoksas, tačiau mokslininkai galėjo patentuoti tik Bardeeno ir Bratteino dizainą - nieko daugiau. Likusi dalis jau seniai egzistavo kaip koncepcija 1946 m.„Shockley“ nusprendė, kad likimas grojo su išradėju ir po to, kai visi gedimai įvyko. Tačiau „Bella“ bendrovė daro nuolaidas, ir apskritai pripažįstama, kad Williamas yra pirmasis spaudos asmuo.

Shockley pradeda dirbti savo kryptimi, kartu bandydamas ištaisyti situaciją.Pastarasis nesuteikia teigiamų rezultatų, tačiau pirmasis veda prie prietaiso, kuris šiandien žinomas kaip bipolinis tranzistorius, sukūrimo.Žvelgiant per daugybę konstrukcijų, 1948 m. Sausio 1 d. Jis randa tinkamą, bet ne iš karto ją suvokia. Vėliau „Shockley“ supranta, kad srovę sudaro ne tik pagrindiniai krovinių vežėjai.

Bipolinio tranzistoriaus veikimo principas, temperatūros režimai

„Shockley“ apibūdinta koncepcija atneša komandą į nerimą: jau daug metų dirbo už savo kolegų atgal! Tačiau idėja buvo sėkminga. Jei bazinis puslaidininkis yra plonas, įšvirkštus mažumos įkrovimo laikiklius iš dalies užfiksuoja kolektoriaus laukas. Ten jie jau tampa dideli, dalyvaujantys elektros srovės kūrime. Procesą kontroliuoja bazinis laukas, perkrovusių įkrovimo laikmenų skaičius yra proporcingas naudojamai įtampai.

Tiesą sakant, „pn-collector“ jungtis veikia gedimo režimu. Temperatūrą visiškai lemia medžiagos. Germanio tranzistoriai negali veikti esant aukštesnei nei 85 laipsnių Celsijaus temperatūrai, o kai tik viršija referencinę vertę, vėlesnis prietaiso aušinimas nepradeda dirbti. Silicis gali atlaikyti beveik dvigubą šilumos kiekį.Dažnai transistorių kopijos, galinčios veikti esant 150 laipsnių Celsijaus laipsniui, bet minus santykinai dideliame įtampos kritime pn-sankryžoje.

Pasirodo, kad dizaineris ieško tinkamiausių tranzistorių, kad sukurtų elektros grandinę pagal esamas sąlygas. Atliekamas galios išsklaidymo skaičiavimas, jei reikia, elementai papildomi masiniais radiatoriais. Didžiausia temperatūra yra parinkta teisingai, kad būtų išvengta perkaitimo. Puslaidininkiai turi akivaizdų pasipriešinimą, naudojami technologijoje tik sprendžiant konkrečias problemas. Pavyzdžiui, kuriant pn-perėjimą.Priešingu atveju, tuo storesnis medžiagos sluoksnis, tuo didesnė aktyvaus ohminio pasipriešinimo praradimas. Pateikiame aiškų pavyzdį: germanio atsparumas viršija 30 milijonų kartų analoginio vario( metalo) parametro vertę.Todėl nuostoliai padidės( ir šiluma) pagal nurodytą skaičių.

Taigi puslaidininkinis sluoksnis yra mažas. Kaip tai įgyvendinti? Laikinai pamiršite apie pirmuosius dizaino popierius, kreipkitės į šiuolaikines technologijas. Gaminant bipolinį tranzistorių, laikomasi šių dėsningumų:

• Emitterio medžiaga yra skirta pagrindiniams nešikliams įvesti į bazę, kur juos užfiksuos laukas. Todėl naudojami puslaidininkiai su didele priemaišų dalimi. Tai užtikrina daug laisvų nešėjų( skylių ar elektronų) sukūrimą.Kolektoriaus tūris yra šiek tiek didesnis nei emitterio, manoma, kad galios išsklaidymas yra didesnis. Tai turi įtakos įrenginio aušinimo sąlygoms.
• Duomenų bazėje priemaišų koncentracija yra mažesnė, todėl didžioji dalis įšvirkšto srauto nėra rekombinuota. Išorinių atomų dalis kristalinėje grotelėje yra minimali.
• Nešvarumų kiekio kolektorius yra viduryje tarp pagrindo ir emitterio. Mokesčių vežėjai, kurie čia pertraukė, turi rekombinuoti. Priemaišų koncentracijos skirtumas tampa priežastimi, kodėl kolektorius ir emitentas negali būti keičiami prietaiso elektros grandinėje. Antroji priežastis yra ta, kad pn-sankryžų sritys nėra vienodos. Iš kolektoriaus pusės - daugiau.

Pn-sankryžos barjerinio sluoksnio plotis priklauso nuo priemaišų dalies( didėja didėjant).Be to, jo įsiskverbimas į emitentą, kolektorių ir bazę nėra tas pats. Mažiausiam gyliui barjerinis sluoksnis patenka į medžiagą su maksimalia priemaišų dalimi. Tai yra emitentas. Germanio bipoliniai tranzistoriai yra praeities dalykas, o silicis ir gallium arsenido pagrindu - jį pakeisti.Šiandien dominuoja dvi puslaidininkinių prietaisų gamybos technologijos: išskiria:

1. Lydyti tranzistoriai, pavyzdžiui, ištirpindami germanį į ploną plokštelę( daugiausia pagamintą iš nurodytos medžiagos) iš dviejų įvairių dydžių indžio lašų.Medžiagos turi skirtingą skysčio temperatūrą, tampa įmanoma apdoroti krosnis. Dėl atomų difuzijos indiumas yra tvirtai susiliejamas su germaniu( lydymosi temperatūra 940 laipsnių Celsijaus).Tada elektrodai yra lituojami prie emitento, kolektoriaus ir pagrindo.
2. Planar tranzistoriai yra arčiausiai originalios Shockley idėjos, jo prietaisai tiesiog vadinami plokščiais. Skirtingai nei anksčiau žinomas. Pageidaujami sluoksniai padengiami ant plokščio pagrindo, naudojant įvairius metodus. Brėžiniams kurti aktyviai naudojamos įvairių konfigūracijų kaukės. Galimybė masiniu būdu gaminti tranzistorius ant vieno pagrindo, tada supjaustoma į gabalus, kiekvienas tampa atskiru puslaidininkiniu įtaisu.

Pirmiau aprašytų technologinių manipuliacijų metu aktyviai naudojami gamybos ciklo etapai:

1. Difuzijos metodas leidžia tiksliai kontroliuoti geometrinius pn-sankryžos matmenis, o tai užtikrina geresnį pakartojamumą ir tikslumą.Norėdami sukurti puslaidininkinį tranzistorių „kilniųjų“ dujų atmosferoje, jis yra šildomas iki skysčio taško, aplink jį plūduriuojančios priemaišos lengvai nusėda.Įvyksta difuzija. Dozuojant priemaišų dalinį garų slėgį ir veikimo trukmę, atomų įsiskverbimo į pagrindinę medžiagą( substratą) gylis skiriasi. Kartais sintezės metu vyksta difuzija. Akimirką lemia tikslus temperatūros režimo pasirinkimas.
2. Epitaxy yra norimo tipo kristalo auginimo ant substrato procesas. Nusodinimas gali atsirasti iš tirpalo ar dujų.Vakuuminis purškimas taip pat priklauso šiai technologijų klasei, elektrolizė šiek tiek skiriasi, remdamasi sluoksnių kūrimo pagal srovės veikimą principu.
3. litografijos metodai dažnai naudojami tam, kad gautų tam tikrą kaukę.Pavyzdžiui, ant substrato padengiamas fotorezistas, kurio salos išnyksta pagal kūrėjo veiklą.Formuojančiąją spinduliuotę filtruoja nepermatomos medžiagos kaukė.Fotolitografijos procesas primena kiekvienam profesionaliam fotografui pažįstamą, nepriklausomai vedantį filmo apdorojimą.

Katalogai dažnai nurodo du ar daugiau pagrindinių terminų, apibūdinančių bipolinio tranzistoriaus gamybos ciklą.

tranzistorių žymėjimas

tranzistorių žymėjimo sistema OCT 11-0948 yra išduodama puslaidininkiniams įtaisams, taip pat nustatant bipolinių tranzistorių standartus. Pirmiausia nurodoma medžiaga, kuri iš esmės lemia temperatūros režimus ir parametrus, tada skaitmeninis žymėjimas, kuris lemia bipolinio tranzistoriaus galią, dažnį ir kitas savybes. Volt-amperų charakteristikos ir srovės padidėjimas yra vienas pagrindinių atskaitos knygų parametrų.