Транзисторные сборки биполярные: характеристики, применение и популярные модели

— Часть 1

Биполярный транзистор является наиболее важным «активным» схемным элементом, используемым в современной электронике, и он составляет основу большинства линейных и цифровых ИС, операционных усилителей и т. Д. В своей дискретной форме он может функционировать либо как цифровой переключатель, либо как как линейный усилитель и доступен во многих формах низкой, средней и высокой мощности.В этом вступительном эпизоде ​​основное внимание уделяется базовой теории транзисторов, их характеристикам и конфигурациям схем. Остальные семь частей серии представят широкий спектр практических схем применения биполярных транзисторов.

ОСНОВА БИПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА

Биполярный транзистор (впервые изобретен в 1948 году) представляет собой трехконтактное (база, эмиттер и коллектор) устройство усиления тока, в котором небольшой входной ток может управлять величиной гораздо большего выходного тока. Термин «биполярный» означает, что устройство изготовлено из полупроводниковых материалов, в которых проводимость зависит как от положительных, так и от отрицательных (основных и неосновных) носителей заряда.

Обычный транзистор сделан из трехслойного полупроводникового материала n-типа и p-типа, с базовым или «управляющим» выводом, подключенным к центральному слою, а выводы коллектора и эмиттера подключены к внешним слоям. Если он использует многослойную конструкцию n-p-n, как на Рис. 1 (a) , он известен как npn-транзистор и использует стандартный символ на Рис. 1 (b) .

РИСУНОК 1. Базовая конструкция (a) и обозначение (b) npn-транзистора.

Если он использует структуру p-n-p, как на рис. 2 (a) , он известен как pnp-транзистор и использует символ на рис. 2 (b) .

РИСУНОК 2. Базовая конструкция (a) и обозначение (b) pnp-транзистора.

При использовании транзисторам npn и pnp требуется источник питания соответствующей полярности, как показано на рис. 3 .

РИСУНОК 3. Подключения полярности к (a) npn-транзисторам и (b) pnp-транзисторам.

Устройству npn требуется источник питания, который делает коллектор положительным по отношению к эмиттеру — его выходной или выходной ток сигнала (I _c ) течет от коллектора к эмиттеру, а его амплитуда регулируется входным «управляющим» током ( I _b ), который течет от базы к эмиттеру через внешний токоограничивающий резистор (R _b ) и положительное напряжение смещения. Транзистору pnp требуется отрицательное питание — ток его основного вывода течет от эмиттера к коллектору и управляется входным током эмиттер-база, который течет до отрицательного напряжения смещения.

В первые годы использования биполярных транзисторов большинство транзисторов были изготовлены из германиевых полупроводниковых материалов. У таких устройств было много практических недостатков: они были хрупкими, чрезмерно чувствительными к температуре, с электронным шумом и очень низкими показателями мощности. Германиевые транзисторы уже устарели. Практически все современные биполярные транзисторы изготовлены из кремниевых полупроводниковых материалов. Такие устройства надежны, обладают хорошей мощностью, не слишком чувствительны к температуре и генерируют незначительный электронный шум.

Сегодня доступно очень большое количество превосходных типов кремниевых биполярных транзисторов. На рис. 4 перечислены основные характеристики двух типичных маломощных типов общего назначения — 2N3904 (npn) и 2N3906 (pnp), каждый из которых размещен в пластиковом корпусе TO-92 и имеет штифт на нижней стороне. соединения показаны на схеме.

РИСУНОК 4. Общие характеристики и схема маломощных кремниевых транзисторов 2N3904 и 2N3906.

Обратите внимание, при чтении списка Рисунок 4 , что V _{CEO (max)} — это максимальное напряжение, которое может быть приложено между коллектором и эмиттером, когда база разомкнута, а V _{CBO (max)} — максимальное напряжение, которое может быть приложено между коллектором и базой при разомкнутой цепи эмиттера. I _{C (макс.)} — это максимальный средний ток, который может протекать через клемму коллектора устройства, а P _{T (макс.)} — максимальная средняя мощность, которую устройство может рассеять без использования внешний радиатор, при нормальной комнатной температуре.

Одним из наиболее важных параметров транзистора является его коэффициент передачи прямого тока, или h _fe — это коэффициент усиления по току или отношение выходного / входного тока устройства (обычно от 100 до 300 в двух перечисленных устройствах). Наконец, цифра f _T показывает доступное произведение коэффициента усиления / ширины полосы частот устройства, т. Е. Если транзистор используется в конфигурации обратной связи по напряжению, которая обеспечивает усиление по напряжению x100, ширина полосы составляет 1/100 от f _T цифра, но если коэффициент усиления по напряжению уменьшается до x10, полоса пропускания увеличивается до f _T /10 и т. Д.

Чтобы получить максимальное значение от транзистора, пользователь должен понимать как его статические (постоянный ток), так и динамические (переменный ток) характеристики. На рисунке 5 показаны статические эквивалентные схемы npn- и pnp-транзисторов.

РИСУНОК 5. Статические эквивалентные схемы npn- и pnp-транзисторов.

Стабилитрон неизбежно формируется каждым из np- или pn-переходов транзистора, и, таким образом, транзистор (в статических терминах) равен паре обратно соединенных стабилитронов, подключенных между выводами коллектора и эмиттера, с выводом базы. подключены к их «общей» точке.В большинстве маломощных транзисторов общего назначения переход база-эмиттер имеет типичное значение стабилитрона в диапазоне от 5 В до 10 В — типичное значение стабилитрона перехода база-коллектор находится в диапазоне от 20 В до 100 В.

Таким образом, переход база-эмиттер транзистора действует как обычный диод при прямом смещении и как стабилитрон при обратном смещении. В кремниевых транзисторах смещенный в прямом направлении переход пропускает небольшой ток, пока напряжение смещения не возрастет примерно до 600 мВ, но при превышении этого значения ток быстро увеличивается.При прямом смещении фиксированным током прямое напряжение перехода имеет тепловой коэффициент около -2 мВ / ⁰ C. Когда транзистор используется с разомкнутой цепью эмиттера, переход база-коллектор действует так же. описан, но имеет большее значение стабилитрона. Если транзистор используется с разомкнутой базой, путь коллектор-эмиттер действует как стабилитрон, включенный последовательно с обычным диодом.

Динамические характеристики транзистора можно понять с помощью Рисунок 6 , на котором показаны типичные характеристики прямого перехода маломощного кремниевого npn-транзистора с номинальным значением 100 h _fe (коэффициент усиления по току).

РИСУНОК 6. Типичные передаточные характеристики маломощных npn-транзисторов со значением h _fe , равным 100 номиналу.

Таким образом, когда ток базы (I _b ) равен нулю, транзистор пропускает только небольшой ток утечки. Когда напряжение коллектора превышает несколько сотен милливольт, ток коллектора почти прямо пропорционален токам базы и мало зависит от значения напряжения коллектора. Таким образом, устройство можно использовать в качестве генератора постоянного тока, подавая фиксированный ток смещения в базу, или можно использовать как линейный усилитель, наложив входной сигнал на номинальный входной ток.

ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРИМЕНЕНИЯ

Транзистор может использоваться во множестве различных конфигураций основных схем, и оставшаяся часть этого вступительного эпизода представляет собой краткое изложение наиболее важных из них. Обратите внимание, что хотя все схемы показаны с использованием транзисторов типа npn, их можно использовать с типами pnp, просто изменив полярность схемы и т. Д.

ДИОД И ЦЕПИ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ

Переход база-эмиттер или база-коллектор кремниевого транзистора может использоваться как простой диод или выпрямитель, или как стабилитрон, используя его с соответствующей полярностью. Рисунок 7 показывает два альтернативных способа использования npn-транзистора в качестве простого диодного зажима, который преобразует прямоугольный входной сигнал, связанный по переменному току, в прямоугольный выходной сигнал, который колеблется между нулем и положительным значением напряжения, т. Е. Который «фиксирует» выходной сигнал. к нулевой контрольной точке либо через внутреннюю базу-эмиттер транзистора, либо через «диодный» переход база-коллектор.

РИСУНОК 7. Схема ограничивающего диода, использующая npn-транзистор в качестве диода.

На рисунке 8 показан транзистор npn, используемый в качестве стабилитрона, который преобразует нерегулируемое напряжение питания в стабилизированный выходной сигнал с фиксированным значением с типичным значением в диапазоне от 5 В до 10 В, в зависимости от конкретного транзистора. Для этого приложения подходит только переход база-эмиттер транзистора с обратным смещением. Если используется переход база-коллектор с обратным смещением, значение стабилитрона обычно возрастает до диапазона 30–100 В, и транзистор может самоуничтожиться (из-за перегрева) при довольно низких уровнях тока стабилитрона.

РИСУНОК 8. Транзистор, используемый в качестве стабилитрона.

На рисунке 9 показан транзистор, используемый в качестве простого электронного переключателя или цифрового инвертора. Его база приводится в действие (через R _b ) цифровым входом, имеющим либо нулевое, либо положительное значение, а нагрузка R _L подключается между коллектором и положительной шиной питания. Когда входное напряжение равно нулю, транзистор отключен и через нагрузку протекает нулевой ток, поэтому между коллектором и эмиттером появляется полное напряжение питания.Когда на входе высокий уровень, транзисторный ключ полностью включен (насыщен), и в нагрузке протекает максимальный ток, и между коллектором и эмиттером вырабатывается всего несколько сотен милливольт. Таким образом, выходное напряжение представляет собой инвертированную форму входного сигнала.

РИСУНОК 9. Транзисторный переключатель или цифровой инвертор.

Базовая схема Figure 9 предназначена для использования в качестве простого цифрового переключателя или инвертора, управляющего чисто резистивной нагрузкой.Его можно использовать в качестве электронного переключателя, который приводит в действие катушку реле или другую высокоиндуктивную нагрузку (например, двигатель постоянного тока), подключив его, как показано на рис. 10 , рис. 10 , в котором диоды D1 и D2 защищают транзистор от высокоточного переключателя. — индуцированные обратные ЭДС от индуктивной нагрузки в момент отключения питания.

РИСУНОК 10. Транзисторный переключатель (цифровой инвертор), управляющий катушкой реле (или другой индуктивной нагрузкой).

ЦЕПИ ЛИНЕЙНОГО УСИЛИТЕЛЯ

Транзистор можно использовать в качестве линейного усилителя тока или напряжения, подав соответствующий ток смещения в его базу, а затем подав входной сигнал между соответствующей парой клемм.В этом случае транзистор может использоваться в любом из трех основных режимов работы, каждый из которых обеспечивает уникальный набор характеристик. Эти три режима известны как «общий эмиттер» (, рисунок 11, ), «общая база» (, рисунок 12, ) и «общий коллектор» (, рисунки 13 и 14, ).

В схеме с общим эмиттером (которая показана в очень простой форме на рис. 11 ) резистивная нагрузка R _L подключена между коллектором транзистора и положительной линией питания, а ток смещения подается в базу через резистор R _b , значение которого выбирается для установки коллектора на значение половины напряжения покоя (для обеспечения максимальных неискаженных колебаний выходного сигнала).Входной сигнал подается между базой транзистора и эмиттером через конденсатор C, а выходной сигнал (который инвертирован по фазе относительно входа) принимается между коллектором и эмиттером. Эта схема дает среднее значение входного импеданса и довольно высокий общий коэффициент усиления по напряжению.

РИСУНОК 11. Линейный усилитель с общим эмиттером.

В схеме с общей базой в Рис. 12 база смещена через R _b и развязана по переменному току (или заземлена по переменному току) через конденсатор C _b .Входной сигнал эффективно применяется между эмиттером и базой через C1, а усиленный, но не инвертированный выходной сигнал эффективно берется между коллектором и базой. Эта схема отличается хорошим коэффициентом усиления по напряжению, почти единичным коэффициентом усиления по току и очень низким входным сопротивлением.

РИСУНОК 12. Линейный усилитель с общей базой.

В цепи общего коллектора постоянного тока на рис. 13 коллектор закорочен на низкоомную положительную шину питания и, таким образом, фактически находится на уровне импеданса «виртуальной земли».Входной сигнал подается между базой и землей (виртуальный коллектор), а неинвертированный выход берется между эмиттером и землей (виртуальный коллектор). Эта схема дает почти единичный общий коэффициент усиления по напряжению, а ее выход «следует» за входным сигналом. Таким образом, он известен как повторитель постоянного напряжения (или эмиттерный повторитель) и имеет очень высокий входной импеданс (равный произведению значений R _L и h _fe ).

РИСУНОК 13. Линейный усилитель постоянного тока с общим коллектором или повторитель напряжения.

Обратите внимание, что приведенная выше схема может быть модифицирована для использования переменного тока, просто смещая транзистор на половину напряжения питания и соединяя входной сигнал с базой по переменному току, как показано в базовой схеме на рис. 14 , в котором делитель потенциала R1-R2 обеспечивает смещение половинного напряжения питания.

РИСУНОК 14. Усилитель с общим коллектором переменного тока или повторитель напряжения.

На диаграмме , рис. 15, приведены характеристики трех основных конфигураций усилителя.Таким образом, усилитель с общим коллектором дает почти единичный общий коэффициент усиления по напряжению и высокий входной импеданс, в то время как усилители с общим эмиттером и общей базой дают высокие значения усиления по напряжению, но имеют значения входного импеданса от среднего до низкого.

РИСУНОК 15. Сравнительные характеристики трех основных схемных конфигураций.

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ

Рисунок 16 показывает — в базовой форме — как пару усилителей типа базового Рисунок 11 можно соединить вместе, чтобы образовать «дифференциальный» усилитель или «длиннохвостую пару», которая выдает пропорциональный выходной сигнал. на разницу между двумя входными сигналами.В этом случае Q1 и Q2 имеют общий эмиттерный резистор («хвост»), а схема смещена (через R1-R2 и R3-R4), так что два транзистора пропускают идентичные токи коллектора (таким образом, давая нулевую разницу между токами коллектора). два напряжения коллектора) в условиях покоя с нулевым входом.

РИСУНОК 16. Дифференциальный усилитель или длиннохвостая пара.

Если в приведенной выше схеме возрастающее входное напряжение подается только на вход одного транзистора, это приводит к падению выходного напряжения этого транзистора и (в результате действия связи эмиттера) вызывает выходное напряжение другого транзистора. транзистор поднимается на аналогичную величину, что дает большое дифференциальное выходное напряжение между двумя коллекторами.С другой стороны, если на входы обоих транзисторов подаются идентичные сигналы, оба коллектора будут перемещаться на одинаковые величины, и, таким образом, схема будет производить нулевой дифференциальный выходной сигнал. Таким образом, схема выдает выходной сигнал, пропорциональный разнице между двумя входными сигналами.

ПОДКЛЮЧЕНИЕ ДАРЛИНГТОНА

Входное сопротивление схемы эмиттерного повторителя Рис. 13 равно произведению значений R _L и значений h _fe транзистора — если требуется сверхвысокий входной импеданс, его можно получить, заменив одиночный транзистор на пара транзисторов, подключенных по схеме «Дарлингтон» или «Супер-Альфа», как показано на Рис. 17 .Здесь эмиттерный ток входного транзистора подается непосредственно на базу выходного транзистора, и пара действует как один транзистор с общим значением h _fe , равным произведению двух отдельных значений hfe, т. Е. Если каждое из них Транзистор имеет значение h _fe , равное 100, пара действует как одиночный транзистор с h _fe , равным 10 000, а полная схема имеет входное сопротивление 10 000 x R _L .

РИСУНОК 17. Эмиттерный повторитель Дарлингтона или Супер-Альфа постоянного тока.

ЦЕПИ МУЛЬТИВИБРАТОРА

Мультивибратор, по сути, представляет собой цифровую схему с двумя состояниями, которую можно переключать из состояния с высоким выходом в состояние с низким уровнем выхода или наоборот, с помощью триггерного сигнала, который может быть получен от внешнего источника или с помощью автоматического или срабатывающий механизм синхронизации. Транзисторы могут использоваться в четырех основных типах схем мультивибратора, как показано на рисунках 18-21 .

Схема Рис. 18 Схема представляет собой простой бистабильный мультивибратор с перекрестной связью, запускаемый вручную, в котором смещение базы каждого транзистора происходит от коллектора другого, так что один транзистор автоматически отключается при включении другого. , наоборот.

РИСУНОК 18. Бистабильный мультивибратор с ручным запуском.

Таким образом, выход может быть понижен путем кратковременного отключения Q2 через S2, таким образом закорачивая путь Q2 база-эмиттер. Когда Q2 отключает привод базы питания R2-R4 на базу Q1, схема автоматически блокируется в этом состоянии до тех пор, пока Q1 не будет аналогичным образом отключен через S1, после чего выход снова блокируется в высоком состоянии, и так до бесконечности.

Рисунок 19 показывает — в базовой форме — моностабильный мультивибратор или схему генератора однократных импульсов.Его выход (от коллектора Q1) обычно низкий, так как Q1 обычно смещается через R5, но переключается на высокий уровень в течение заданного периода (определяемого значениями компонентов C1-R5), если Q1 на короткое время выключается посредством кратковременного закрытия кнопки « Пуск »переключатель S1.

РИСУНОК 19. Моностабильный мультивибратор с ручным запуском.

Фактический период времени моностабильности начинается при отпускании кнопочного переключателя «Пуск» и имеет период (P) приблизительно 0.7 x C1 x R5, где P выражено в мкСм, C в мкФ, а R в килом.

На рисунке 20 показан нестабильный мультивибратор или автономный генератор прямоугольной волны, в котором периоды включения и выключения прямоугольной волны определяются значениями компонентов C1-R4 и C2-R3. По сути, эта схема действует как пара перекрестно связанных моностабильных схем, которые последовательно автоматически запускают друг друга. Если периоды синхронизации C1-R4 и C2-R3 идентичны, схема генерирует свободный прямоугольный выходной сигнал.Если два периода синхронизации не идентичны, схема генерирует асимметричный выходной сигнал.

РИСУНОК 20. Нестабильный мультивибратор или автономный прямоугольный генератор.

Наконец, На рисунке 21 показан базовый триггер Шмитта или схема преобразователя синусоидальной формы сигнала в прямоугольную. Действие схемы здесь таково, что Q2 внезапно переключается из состояния «включено» в состояние «выключено» или наоборот, когда база Q1 поднимается выше или ниже заранее определенных уровней «триггерного» напряжения.

РИСУНОК 21. Триггер Шмитта или преобразователь синусоидального сигнала в прямоугольный.

Если на вход схемы подается синусоидальный сигнал разумной амплитуды, схема, таким образом, генерирует выходной сигнал симпатической прямоугольной формы. NV

ПОЛУПРОВОДНИК, ИМЕЮЩИЙ МНОЖЕСТВО БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРОВ С РАЗЛИЧНОЙ ВЫСОТОЙ МЕЖДУ ИХ СЛОИ ЭМИТТЕРА И ЭЛЕКТРОДЫ ИЗЛУЧАТЕЛЯ

Это приложение является продолжением U.Заявка на патент S. Сер. № 16 / 440,700, поданной 13 июня 2019 г., в которой испрашивается приоритет по заявке на патент Японии № 2018-136042, поданной 19 июля 2018 г., все содержание которой включено в настоящий документ посредством ссылки.

Настоящее изобретение относится к полупроводниковому устройству.

Публикация нерассмотренной заявки на патент Японии № 2017-220584 описывает полупроводниковое устройство, которое имеет первый и второй биполярные транзисторы на одной полупроводниковой подложке. Множественные единичные транзисторы, образующие первый биполярный транзистор, не имеют слоя эмиттерного балластного резистора.Множественные единичные транзисторы, образующие второй биполярный транзистор, имеют слой эмиттерного балластного резистора.

Полупроводниковое устройство, описанное в публикации японской нерассмотренной патентной заявки № 2017-220584, имеет эмиттерную проводку (верхняя поверхность эмиттерного электрода) своего первого биполярного транзистора и второго биполярного транзистора на разной высоте от нижней поверхности полупроводниковая подложка. Таким образом, формирование выступа на каждом из первого и второго биполярных транзисторов и установка полупроводникового устройства на модульной подложке с выступами, вставленными между ними, может вызвать плохое соединение.

Соответственно, настоящее раскрытие предоставляет полупроводниковое устройство, которое может быть установлено на внешней подложке с уменьшенным возникновением плохого электрического соединения.

Согласно предпочтительным вариантам осуществления настоящего раскрытия полупроводниковое устройство имеет полупроводниковую подложку; и множество первых биполярных транзисторов на первой стороне первичной поверхности полупроводниковой подложки. Первые биполярные транзисторы имеют первую высоту между эмиттерным слоем и эмиттерным электродом в направлении, перпендикулярном первой первичной поверхности.Полупроводниковое устройство дополнительно имеет по меньшей мере один второй биполярный транзистор на первой стороне первичной поверхности полупроводниковой подложки. Второй биполярный транзистор имеет вторую высоту, большую, чем первая высота, между эмиттерным слоем и эмиттерным электродом в направлении, перпендикулярном первой первичной поверхности. Кроме того, полупроводниковое устройство имеет первый выступ, проходящий через множество первых биполярных транзисторов и по меньшей мере один второй биполярный транзистор.

Полупроводниковое устройство в соответствии с предпочтительными вариантами осуществления настоящего раскрытия может быть установлено на внешней подложке с уменьшенным возникновением плохого электрического соединения.

Другие особенности, элементы, характеристики и преимущества настоящего раскрытия станут более очевидными из следующего подробного описания предпочтительных вариантов осуществления настоящего раскрытия со ссылкой на прилагаемые чертежи.

РИС. 1 — вид сверху полупроводникового устройства согласно первому варианту осуществления;

РИС. 2 представляет собой поперечное сечение по линии II-II ‘на фиг. 1;

РИС. 3 — поперечный разрез первого биполярного транзистора;

РИС. 4 — поперечный разрез второго биполярного транзистора;

РИС.5 — эквивалентная принципиальная схема первого транзисторного узла;

РИС. 6 — эквивалентная принципиальная схема второго транзисторного узла;

РИС. 7 представляет схемы для описания способа изготовления полупроводникового устройства согласно варианту 1 осуществления;

РИС. 8 — вид сверху полупроводникового устройства согласно варианту 1 варианта осуществления 1;

РИС. 9 — поперечный разрез по линии IX-IX ‘на фиг. 8;

РИС. 10 — эквивалентная принципиальная схема первого транзисторного узла согласно варианту 1 варианта осуществления 1;

РИС.11 — вид сверху полупроводникового устройства согласно варианту 2 варианта 1 осуществления;

РИС. 12 — вид сверху полупроводникового устройства согласно варианту 3 варианта осуществления 1;

РИС. 13 — вид сверху полупроводникового устройства согласно варианту 4 варианта осуществления 1;

РИС. 14 — вид сверху полупроводникового устройства согласно варианту 5 варианта осуществления 1;

РИС. 15 — вид сверху полупроводникового устройства согласно варианту 6 варианта осуществления 1;

РИС.16 — вид сверху полупроводникового устройства согласно варианту 2 осуществления;

РИС. 17 представляет собой поперечное сечение по линии XVII-XVII ‘на фиг. 16;

РИС. 18 — эквивалентная принципиальная схема полупроводникового устройства согласно варианту 2 осуществления;

РИС. 19 — поперечное сечение полупроводникового устройства согласно варианту 3 осуществления;

РИС. 20 — поперечный разрез модуля усилителя мощности согласно варианту 4 осуществления; nd

РИС. 21 — блок-схема, иллюстрирующая структуру модуля усилителя мощности согласно варианту 4 осуществления.

Ниже приводится подробное описание полупроводниковых устройств согласно вариантам осуществления настоящего раскрытия со ссылкой на чертежи. Следует отметить, что ни один аспект настоящего раскрытия не ограничивается этими вариантами осуществления. Само собой разумеется, что варианты осуществления, представленные ниже, являются иллюстративными, и возможна частичная замена или комбинация конфигураций, описанных в различных вариантах осуществления. Второй и последующие варианты осуществления пропускают что-либо общее с вариантом осуществления 1 и описывают только различия.В частности, аналогичные преимущества, вытекающие из аналогичных конфигураций, не упоминаются по отдельности в каждом варианте осуществления.

РИС. 1 — вид сверху полупроводникового устройства согласно первому варианту осуществления. Фиг. 2 представляет собой поперечное сечение по линии II-II ‘на фиг. 1. Фиг. 3 — поперечный разрез первого биполярного транзистора. ИНЖИР. 4 — поперечный разрез второго биполярного транзистора. ИНЖИР. 5 — эквивалентная принципиальная схема первого транзисторного узла. ИНЖИР. 6 — эквивалентная принципиальная схема второго транзисторного узла.Следует понимать, что фиг. 1 представляет собой схематическое изображение конфигурации биполярных транзисторов и не иллюстрирует подробную структуру каждого биполярного транзистора.

Как показано на фиг. 1, полупроводниковое устройство , 100, имеет полупроводниковую подложку 1 , первый транзисторный узел Qa, второй транзисторный узел Qb, первый выступ 61 и второй выступ 62 .

В нижеследующем описании направление в плоскости, параллельной первой первичной поверхности S 1 полупроводниковой подложки 1 , определяется как направление X.Направление, перпендикулярное направлению X в плоскости, параллельной первой первичной поверхности S 1 , определяется как направление Y. Направление, перпендикулярное каждому из направлений X и Y, определяется как направление Z. Это не единственная возможная настройка, и направление Y может пересекать направление X под углом, отличным от 90 °. Направление Z может пересекать направления X и Y под углом, отличным от 90 °.

Как показано на фиг. 1 полупроводниковая подложка 1 является по существу прямоугольной на виде сверху или если смотреть в направлении Z.Как показано на фиг. 2, полупроводниковая подложка 1 имеет первую первичную поверхность S 1 и вторую первичную поверхность S 2 , противоположную первой первичной поверхности S 1 . Продольная ось полупроводниковой подложки 1 проходит вдоль направления X, поперечная ось проходит вдоль направления Y, а направление, перпендикулярное первой первичной поверхности S 1 , является направлением Z. Полупроводниковая подложка 1 изготовлена, например, из полуизолирующего арсенида галлия (GaAs).

Как показано на фиг. 1 и 2, первая и вторая транзисторные сборки Qa и Qb находятся на первой первичной поверхности S 1 стороне полупроводниковой подложки 1 . Первый и второй транзисторные сборки Qa и Qb расположены рядом друг с другом с промежутком между ними в направлении X. Первый транзисторный узел Qa имеет несколько первых биполярных транзисторов 20 и несколько вторых биполярных транзисторов 30 . Второй транзисторный узел Qb имеет несколько третьих биполярных транзисторов 40 .То есть имеется несколько первых биполярных транзисторов 20 , несколько вторых биполярных транзисторов 30 и несколько третьих биполярных транзисторов 40 на первой первичной поверхности S 1 стороне полупроводниковой подложки 1 .

Каждый из первого, второго и третьего биполярных транзисторов 20 , 30 и 40 является биполярным транзистором с гетеропереходом (HBT). На фиг. 1, второй и третий биполярные транзисторы 30 и 40 заштрихованы, чтобы их можно было отличить от первых биполярных транзисторов 20 .

Каждый из первого, второго и третьего биполярных транзисторов 20 , 30 и 40 также называется единичным транзистором. Первые биполярные транзисторы , 20, электрически соединены параллельно, чтобы сформировать первый транзисторный узел Qa. По меньшей мере, один из коллектора и базы вторых биполярных транзисторов 30 изолирован от первых биполярных транзисторов 20 , предотвращая функционирование вторых биполярных транзисторов 30 в качестве транзисторов.Множество третьих биполярных транзисторов , 40, электрически соединены параллельно с образованием второго транзисторного узла Qb. Единичный транзистор определяется как наименьший транзистор в первом или втором транзисторном узле Qa или Qb.

В этом варианте осуществления первый транзисторный узел Qa имеет шесть первых биполярных транзисторов 20 и три вторых биполярных транзистора 30 в качестве примера. В первом транзисторном узле Qa три вторых биполярных транзистора , 30, находятся в конечной и средней частях в направлении X, разнесенных друг от друга.Множество первых биполярных транзисторов 20 расположены между вторыми биполярными транзисторами 30 , смежными в направлении X. Это не единственная возможная конфигурация, и количество и конфигурация первого и второго биполярных транзисторов 20 и 30 могут быть изменены по мере необходимости. Например, первый транзисторный узел Qa может иметь один второй биполярный транзистор 30 .

В этом варианте осуществления второй транзисторный узел Qb имеет шесть третьих биполярных транзисторов 40 .Во втором узле Qb транзисторов несколько третьих биполярных транзисторов , 40, выстроены в линию в направлении X. Это не единственная возможная конфигурация, и количество и конфигурация третьих биполярных транзисторов 40 могут быть изменены по мере необходимости.

Первый выступ 61 проходит через несколько первых биполярных транзисторов 20 и несколько вторых биполярных транзисторов 30 . Второй выступ 62 проходит через несколько третьих биполярных транзисторов 40 .

Как показано на фиг. 2, имеется область 50 изоляции в полупроводниковой подложке 1 и субколлекторный слой 2 между первым и вторым узлами Qa и Qb транзисторов. Область 50 изоляции представляет собой область, созданную путем ионной имплантации электрически изолирующей частью полупроводниковой подложки 1 и субколлекторного слоя 2 . Область 50 изоляции электрически изолирует первый и второй транзисторные сборки Qa и Qb друг от друга.

Первые биполярные транзисторы 20 — это транзисторы, не имеющие эмиттерного балластного резистора 88 . Второй и третий биполярные транзисторы 30 и 40 представляют собой транзисторы, имеющие эмиттерный балластный резистор 88 .

В частности, первый биполярный транзистор 20 включает в себя, как показано на фиг. 3, субколлекторный слой 2 , коллекторный слой 3 , базовый слой 4 , эмиттерный слой 5 , первый контактный слой 6 , а также электроды и разводка.Подколлекторный слой 2 , коллекторный слой 3 , базовый слой 4 , эмиттерный слой 5 и первый контактный слой 6 уложены в этом порядке на полупроводниковой подложке 1 .

Подколлекторный слой 2 находится на первой первичной поверхности 51 полупроводниковой подложки 1 . Коллекторный слой 3 находится на субколлекторном слое 2 . Подколлекторный слой 2 функционирует как коллектор первого биполярного транзистора 20 вместе с коллекторным слоем 3 .Субколлекторный и коллекторный слои 2 и 3 представляют собой, например, полупроводники n-типа на основе GaAs. Слой субколлектора 2 может быть легирован Si с концентрацией около 5 × 10 ¹⁸ см ⁻³ и может иметь толщину около 600 нм. Слой коллектора 3 может быть легирован Si с концентрацией около 1 × 10 ¹⁶ см ⁻³ и может иметь толщину около 1000 нм.

Базовый слой 4 находится на слое коллектора 3 .Базовый слой 4 представляет собой, например, полупроводник p-типа на основе GaAs. Базовый слой 4 может быть легирован углеродом в концентрации примерно 5 × 10 ¹⁹ см ^-3 и может иметь толщину примерно 96 нм.

Эмиттерный слой 5 находится на базовом слое 4 . Эмиттерный слой 5 представляет собой, например, полупроводник n-типа на основе InGaP. Эмиттерный слой 5 может иметь молярную долю InP около 0,48, может быть легирован Si с концентрацией около 4 × 10 ¹⁷ см ³ и может иметь толщину около 35 нм.

Первый контактный слой 6 находится на эмиттерном слое 5 . Первый контактный слой 6 представляет собой, например, полупроводник n-типа на основе GaAs. Первый контактный слой 6 может быть легирован Si в концентрации примерно 5 × 10 ¹⁸ см ^-3 и может иметь толщину примерно 50 нм.

Имеются два коллекторных электрода 15 на субколлекторном слое 2 , с коллекторным слоем 3 между ними в направлении X.Коллекторные электроды 15 состоят из AuGe (толщиной около 60 нм) / Ni (толщиной около 10 нм) / Au (толщиной около 200 нм). Символ «/» обозначает слоистую структуру. Например, AuGe / Ni / Au представляет собой структуру, в которой слой Ni находится на слое AuGe, а слой Au находится на слое Ni.

В этом варианте осуществления коллекторные электроды , 15, используются совместно с соседними первыми биполярными транзисторами 20 . То есть, как показано на фиг. 2, имеется один коллекторный электрод 15 между двумя соседними первыми биполярными транзисторами 20 .Один коллекторный электрод 15 электрически соединен с каждым из соседних первых биполярных транзисторов 20 . Это позволяет изготавливать первый транзисторный узел Qa с меньшим количеством электродов и меньшим количеством проводов, чем при использовании двух коллекторных электродов 15 на первый биполярный транзистор 20 .

Как показано на фиг. 3, на слое основы 4 расположены два основных электрода 16 . На виде сверху первый контактный слой 6 находится между двумя базовыми электродами 16 .Базовые электроды 16 представляют собой, например, Pt (толщиной около 20 нм) / Ti (толщиной около 50 нм) / Pt (толщиной около 50 нм) / Au (толщиной около 200 нм).

На первом контактном слое 6 находится эмиттерный электрод 17 . Эмиттерный электрод 17 представляет собой, например, Mo (толщиной около 10 нм) / Ti (толщиной около 5 нм) / Pt (толщиной около 30 нм) / Au (толщиной около 200 нм).

Защитный слой 57 покрывает субколлекторный слой 2 , коллекторный слой 3 , базовый слой 4 , эмиттерный слой 5 , первый контактный слой 6 и электроды.На защитном слое 57 находятся соединительная проводка коллектора 51 a и соединительная проводка эмиттера 52 a. Соединительная проводка коллектора 51 a соединена с электродами коллектора 15 через сквозные отверстия, созданные в защитном слое 57 . Соединительная проводка эмиттера 52 a соединена с эмиттерным электродом 17 через сквозное отверстие, созданное в защитном слое 57 .

На защитной пленке 57 находится межслойная изолирующая пленка 58 , покрывающая соединительную проводку коллектора и эмиттера 51 a и 52 a. На межслойной изолирующей пленке 58 находится проводка первого эмиттера 53 a. Первая проводка эмиттера 53 a подключается к соединительной проводке эмиттера 52 a через сквозное отверстие, созданное в межслойной изолирующей пленке 58 .В результате первая эмиттерная проводка 53 a электрически соединена с эмиттерным электродом 17 через соединительную проводку эмиттера 52 a.

Защитная пленка 57 и межслойная изолирующая пленка 58 представляют собой, например, SiN. Соединительная проводка коллектора 51 a, соединительная проводка эмиттера 52 a, и проводка первого эмиттера 53 a , например, являются Au.

Первый выступ 61 находится на проводке первого эмиттера 53 a с нижним металлическим слоем 56 a , расположенным между ними. Первый выступ 61 представляет собой выступ медной стойки и образован гальваническим покрытием. Первый выступ 61 может быть изготовлен из другого металлического материала, такого как Au. Нижний металлический слой , 56, , и представляет собой, например, Ti / Cu и при образовании первой выпуклости 61 служит затравочным металлом для нанесения покрытия.

РИС. 4 иллюстрирует слоистую структуру второго биполярного транзистора 30 . Третьи биполярные транзисторы 40 имеют такую ​​же слоистую структуру, что и вторые биполярные транзисторы 30 . Таким образом, описание слоистой структуры второго биполярного транзистора 30 также применимо к третьим биполярным транзисторам 40 .

Как показано на фиг. 4, второй биполярный транзистор 30 имеет субколлекторный слой 2 , коллекторный слой 3 , базовый слой 4 , эмиттерный слой 5 , первый контактный слой 6 , коллекторные электроды 15 , базовые электроды 16 и соединительные провода коллектора 51 a на первой первичной поверхности S 1 полупроводниковой подложки 1 как первый биполярный транзистор 20 .Между первым контактным слоем 6 и эмиттерным электродом 17 находятся туннельный барьерный слой 7 , разделительный слой 8 , эмиттерный балластный резистор 88 , второй контактный слой 12 , третий контакт слой 13 и четвертый контактный слой 14 уложены стопкой в ​​этом порядке.

Туннельный барьерный слой 7 находится на первом контактном слое 6 . Туннельный барьерный слой 7 представляет собой, например, полупроводник n-типа на основе InGaP.Туннельный барьерный слой 7 может иметь молярную долю InP около 0,48, может быть легирован Si с концентрацией около 5 × 10 ¹⁸ см ^-3 и может иметь толщину около 3 нм.

Разделительный слой 8 находится на туннельном барьерном слое 7 . Разделительный слой 8 представляет собой, например, полупроводник n-типа на основе GaAs. Разделительный слой 8 может быть легирован Si в концентрации примерно 3 × 10 ¹⁷ см ^-3 и может иметь толщину примерно 100 нм.

Эмиттерный балластный резистор 88 имеет первый слой эмиттерного балластного резистора 9 , второй эмиттерный слой балластного резистора 10 и третий слой эмиттерного балластного резистора 11 . Первый, второй и третий слои 9 , 10 и 11 эмиттерного балластного резистора уложены стопкой в ​​этом порядке на промежуточном слое 8 . Каждый из первого, второго и третьего слоев эмиттерного балластного резистора 9 , 10 и 11 является полупроводником n-типа на основе AlGaAs.

Первый слой эмиттерного балластного резистора 9 может быть легирован Si в концентрации примерно 1 × 10 ¹⁷ см ^-3 и может иметь толщину около 50 нм. Молярная доля AlAs в первом слое 9 балластного резистора эмиттера увеличивается по направлению ко второму слою 10 балластного резистора эмиттера. В частности, молярная доля AlAs составляет около 0 на границе раздела, где первый эмиттерный слой балластного резистора 9 касается разделительного слоя 8 , и составляет около 0.33 на границе раздела, где первый слой 9 балластного резистора эмиттера касается второго слоя 10 балластного резистора эмиттера. Первый слой 9 балластного резистора эмиттера сформирован так, что молярная доля AlAs в нем изменяется линейно.

Второй слой балластного резистора эмиттера 10 может иметь молярную долю AlAs около 0,33, может быть легирован Si в концентрации около 1 × 10 ¹⁷ см ³ и может иметь толщину около 200 нм.

Третий слой 11 балластного резистора эмиттера может быть легирован Si в концентрации примерно 1 × 10 ¹⁷ см ⁻³ и может иметь толщину около 50 нм. Молярная доля AlAs в третьем эмиттерном слое 11 балластного резистора уменьшается по направлению ко второму контактному слою 12 . В частности, молярная доля AlAs составляет около 0,33 на границе раздела, где третий слой 11 балластного резистора эмиттера касается второго слоя 10 балластного резистора эмиттера, и около 0 на границе раздела, где третий слой балластного резистора эмиттера 11 касается второго контактного слоя 12 .Третий слой 11 балластного резистора эмиттера сформирован так, что молярная доля AlAs в нем изменяется линейно. Эмиттерный балластный резистор 88 имеет более высокое удельное сопротивление, чем первый контактный слой 6 . Необязательно, чтобы эмиттерный балластный резистор 88 состоял из трех слоев. Например, весь балластный резистор эмиттера , 88, может быть одним слоем второго слоя 10 эмиттерного балластного резистора.

Второй, третий и четвертый контактные слои 12 , 13 и 14 уложены в этом порядке на третьем эмиттерном слое балластного резистора 11 .Второй контактный слой , 12, представляет собой, например, полупроводник n-типа на основе GaAs. Второй контактный слой 12 может быть легирован Si в концентрации примерно 5 × 10 ¹⁸ см ^-3 и может иметь толщину примерно 50 нм.

Третий контактный слой 13 представляет собой, например, полупроводник n-типа на основе InGaAs. Третий контактный слой 13 может быть легирован Si в концентрации примерно 5 × 10 ¹⁸ см ³ и может иметь толщину примерно 50 нм.Молярная доля InAs в третьем контактном слое 13 увеличивается по направлению к четвертому контактному слою 14 . В частности, молярная доля InAs составляет около 0 на границе раздела, где третий контактный слой 13 касается второго контактного слоя 12 , и составляет около 0,5 на границе раздела, где третий контактный слой 13 касается четвертого контактного слоя. 14 . Третий контактный слой 13 сформирован так, что молярная доля InAs в нем изменяется линейно.

Четвертый контактный слой 14 представляет собой, например, полупроводник n-типа на основе InGaAs. Четвертый контактный слой 14 может иметь молярную долю InAs примерно 0,5, может быть легирован Si в концентрации примерно 1 × 10 ¹⁹ см ^-3 и может иметь толщину примерно 50 нм.

Эмиттерный электрод 17 находится на четвертом контактном слое 14 . Защитный слой 57 покрывает слои от субколлекторного слоя 2 до четвертого контактного слоя 14 и коллекторных электродов 15 , базовых электродов 16 и эмиттерного электрода 17 .

Во втором биполярном транзисторе 30 также имеется проводка первого эмиттера 53 a на межслойной изолирующей пленке 58 , как и в первом биполярном транзисторе 20 . Первая проводка эмиттера 53 a соединена с соединительной проводкой эмиттера 52 a через сквозное отверстие, созданное в межслойной изолирующей пленке 58 . В результате первая эмиттерная проводка 53 a электрически соединена с эмиттерным электродом 17 второго биполярного транзистора 30 через соединительную проводку эмиттера 52 a.

Как показано на фиг. 3, в первом биполярном транзисторе 20 расстояние в направлении Z между верхней поверхностью эмиттерного слоя 5 и нижней поверхностью эмиттерного электрода 17 определяется как первая высота HEa. Как показано на фиг. 4, во втором биполярном транзисторе 30 расстояние в направлении Z между верхней поверхностью эмиттерного слоя 5 и нижней поверхностью эмиттерного электрода 17 определяется как вторая высота HEb.Вторая высота HEb больше первой высоты HEa. Третьи биполярные транзисторы 40 также имеют такую ​​же вторую высоту HEb, что и вторые биполярные транзисторы 30 .

Как показано на фиг. 2, в первом транзисторном узле Qa несколько первых биполярных транзисторов 20 , имеющих первую высоту HEa, и несколько вторых биполярных транзисторов 30 , имеющих вторую высоту HEb, выстроены в линию в направлении X. Первая эмиттерная проводка 53, , и проходит через несколько первых и несколько вторых биполярных транзисторов 20, и 30 и электрически соединена с их соответствующими эмиттерными электродами 17 .

Первый выступ 61 простирается над несколькими первыми и несколькими вторыми биполярными транзисторами 20 и 30 над проводкой первого эмиттера 53 a. Первый выступ 61 проходит вдоль проводки первого эмиттера 53 a и имеет неровности, соответствующие разнице высот между множеством первых биполярных транзисторов 20 и множеством вторых биполярных транзисторов 30 .

Здесь расстояние в направлении Z между второй первичной поверхностью S 2 и самой высокой поверхностью первого выступа 61 определяется как первая максимальная высота Ha. В этом варианте осуществления пассивирующая пленка 59 покрывает первый транзисторный узел Qa, по меньшей мере, на его боковых поверхностях, а первый выступ 61 простирается до области, где он перекрывает часть пассивирующей пленки 59 . На фиг. 2 первая максимальная высота Ha представляет собой расстояние между верхней поверхностью части первой выпуклости 61 , которая перекрывает часть пассивирующей пленки 59 , и второй первичной поверхностью S 2 .Если пассивирующая пленка 59 не выше, чем проводка первого эмиттера 53 a, , первая максимальная высота Ha — это расстояние между верхней поверхностью части первого выступа 61 , которая перекрывает вторые биполярные транзисторы. 30 и вторая первичная поверхность S 2 .

Во втором транзисторном узле Qb несколько третьих биполярных транзисторов 40 , имеющих вторую высоту HEb, выстроены в линию в направлении X.Вторая эмиттерная проводка 53 b проходит через несколько третьих биполярных транзисторов 40 и электрически соединена с эмиттерным электродом 17 третьих биполярных транзисторов 40 через соединительную проводку эмиттера 52 b.

Второй выступ 62 находится над разводкой второго эмиттера 53 b с нижним металлическим слоем 56 b , вставленным между ними и простирающимся над множеством третьих биполярных транзисторов 40 .Второй выступ 62 проходит вдоль проводки второго эмиттера 53 b. Второй выступ 62 представляет собой выступ медной стойки, изготовленный из того же металлического материала, что и первый выступ 61 , и сформирован гальваническим способом. Второй выступ 62 может быть изготовлен из другого металлического материала, такого как Au.

Здесь расстояние в направлении Z между второй первичной поверхностью S 2 и самой высокой поверхностью второго выступа 62 определяется как вторая максимальная высота Hb.В этом варианте осуществления пассивирующая пленка 59 покрывает второй транзисторный узел Qb, по меньшей мере, на его боковых поверхностях, а второй выступ 62 простирается до области, где он перекрывает часть пассивирующей пленки 59 . На фиг. 2 вторая максимальная высота Hb — это расстояние между верхней поверхностью части второй выпуклости 62 , которая перекрывает часть пассивирующей пленки 59 , и второй первичной поверхностью S 2 . Если пассивирующая пленка 59 не выше второй эмиттерной проводки 53 b, , вторая максимальная высота Hb — это расстояние между верхней поверхностью части второго выступа 62 , перекрывающего третьи биполярные транзисторы. 40 и вторая первичная поверхность S 2 .

В этом варианте осуществления первая максимальная высота Ha первой транзисторной сборки Qa и вторая максимальная высота Hb второй транзисторной сборки Qb по существу равны, поскольку первая транзисторная сборка Qa имеет несколько первых биполярных транзисторов 20 и несколько вторых биполярных транзисторов 30 . Когда полупроводниковое устройство 100 установлено на внешней подложке с первым и вторым выступами 61 и 62 , обращенными к внешней подложке, следовательно, первый выступ 61 электрически соединен с внешней подложкой по крайней мере там, где он имеет первую максимальную высоту Ha.То есть первый выступ , 61, электрически соединен с внешней подложкой, по меньшей мере, там, где он перекрывает вторые биполярные транзисторы 30 . В результате первые биполярные транзисторы 20 , имеющие первую высоту HEa, электрически связаны с внешней подложкой через первый выступ 61 . Таким образом, полупроводниковое устройство , 100, может быть установлено на внешней подложке с менее частым возникновением плохого электрического соединения, чем с первым транзисторным узлом Qa, состоящим только из нескольких первых биполярных транзисторов 20 , имеющих первую высоту HEa.

Как показано на фиг. 5, в первом транзисторном узле Qa каждая база (базовые электроды 16 ) первых биполярных транзисторов 20 подключена к общей первой базовой проводке 54 a через емкость 86 . Первая базовая проводка 54 a подключена к базовой высокочастотной входной клемме 81 a. Емкости , 86, — это конденсаторы для блокировки составляющей постоянного тока.Каждая база (базовые электроды 16 ) первых биполярных транзисторов 20 также подключена к общей первой проводке смещения базы 55 a через базовый балластный резистор 87 . Первая проводка смещения базы 55 a подключена к клемме смещения базы 82 a. Каждая база вторых биполярных транзисторов 30 изолирована от первой базовой проводки 54 a и первой базы смещения 55 a.

Каждый эмиттер (эмиттерный электрод 17 ) первых биполярных транзисторов 20 и каждый эмиттер (эмиттерный электрод 17 ) вторых биполярных транзисторов 30 подключены к общей проводке первого эмиттера 53 и заземлен.

Каждый коллектор (коллекторные электроды 15 ) первых биполярных транзисторов 20 подключен к общей проводке первого коллектора 51 c. Первая проводка коллектора 51 c подключена к клемме высокочастотного выхода коллектора 83 a и клемме смещения коллектора 84 a. Каждый коллектор (коллекторные электроды 15 ) вторых биполярных транзисторов 30 изолирован от первой коллекторной проводки 51 c.

В такой конфигурации несколько первых биполярных транзисторов 20 усиливают высокочастотный сигнал, входящий с базовой высокочастотной входной клеммы 81 a , и выводят усиленный сигнал на высокочастотную выходную клемму коллектора. 83 а. Вторые биполярные транзисторы 30 , изолированные от базовой высокочастотной входной клеммы 81 a и коллекторной высокочастотной выходной клеммы 83 a, , не работают как транзисторы. Фактически, вторые биполярные транзисторы 30 должны иметь только по крайней мере одну из их базы и коллектора, изолированную от первой базовой проводки 54 a или первой коллекторной проводки 51 c. В силу того, что вторые биполярные транзисторы 30 не работают, они не нагреваются.Поскольку вторые биполярные транзисторы , 30, не выделяют тепла, они используются как промежутки, и поэтому ожидается, что они будут иметь эффект рассеивания локализованного тепла. Локализация тепла означает, что разница в тепле δ между транзисторами в середине и на концах мала. В качестве альтернативы ожидается, что вторые биполярные транзисторы , 30, будут иметь эффект уменьшения теплового сопротивления первого транзисторного узла Qa в силу того, что они не работают.

Как показано на фиг.6, во втором транзисторном узле Qb каждая база (базовые электроды 16 ) третьих биполярных транзисторов 40 подключена к общей второй базовой проводке 54 b. Вторая базовая проводка 54 b подключена к базовой высокочастотной входной клемме 81 b через емкость 85 . Емкость , 85, — это конденсатор для блокировки составляющей постоянного тока. Каждая база (базовые электроды 16 ) третьих биполярных транзисторов 40 также подключена к общей проводке смещения второй базы 55 b. Вторая базовая проводка 55 b подключена к клемме смещения базы 82 b.

Каждый эмиттер (эмиттерный электрод 17 ) третьих биполярных транзисторов 40 подключен к общей проводке второго эмиттера 53 b и заземлен. Каждый коллектор (коллекторные электроды 15 ) третьих биполярных транзисторов 40 подключен к общей проводке второго коллектора 51 d. Вторая проводка коллектора 51 d подключена к клемме высокочастотного выхода коллектора 83 b и клемме смещения коллектора 84 b.

В такой конфигурации несколько третьих биполярных транзисторов 40 усиливают высокочастотный сигнал, входящий с базовой высокочастотной входной клеммы 81 b , и выводят усиленный сигнал на высокочастотную выходную клемму коллектора. 83 б.

В силу общей структуры, изложенной выше, полупроводниковое устройство 100 имеет на одной полупроводниковой подложке 1 несколько первых биполярных транзисторов 20 , не имеющих балластного резистора эмиттера 88 на их эмиттерном слое 5 и несколько третьих биполярных транзисторов 40 , имеющих эмиттерный балластный резистор 88 на их эмиттерном слое 5 . Полупроводниковое устройство , 100, работает с уменьшенным пробоем транзисторов и поддерживает их характеристики усиления за счет переключения транзисторов на работу (между первой и второй сборками транзисторов Qa и Qb) в зависимости от напряжения коллектора.В частности, полупроводниковое устройство , 100, может работать с первыми биполярными транзисторами 20 , не имеющими эмиттерного балластного резистора 88 , когда напряжение коллектора относительно низкое (например, около 6 В или меньше), или работать с третьими биполярными транзисторами. 40 , имеющий эмиттерный балластный резистор 88 , когда напряжение коллектора относительно высокое (например, около 6 В или более). В результате полупроводниковое устройство , 100, достигает высокой эффективности добавленной мощности независимо от того, является ли выходная мощность низкой или высокой, а также более надежным, чем в предшествующем уровне техники.

Кроме того, размещение эмиттерных балластных резисторов 88 на той же полупроводниковой подложке 1 , что и третьи биполярные транзисторы 40 , снижает, по сравнению с размещением эмиттерных балластных резисторов вне полупроводникового устройства 100 , возникновение дефектов из-за к изменениям между несколькими третьими биполярными транзисторами 40 , таким как частичный тепловой разгон. В частности, во втором транзисторном узле Qb величина протекающего тока непостоянна через третьи биполярные транзисторы 40 и может концентрироваться на некоторых третьих биполярных транзисторах 40 .В таком случае размещение эмиттерных балластных резисторов вне полупроводникового устройства , 100, только уменьшает общий поток тока через вторую транзисторную сборку Qb и неэффективно для уменьшения величины тока, протекающего через определенные третьи биполярные транзисторы , 40, . В этом варианте осуществления, напротив, такие локальные высокие токи на некоторых третьих биполярных транзисторах 40 эффективно предотвращаются благодаря тому, что каждый третий биполярный транзистор 40 имеет эмиттерный балластный резистор 88 внутри полупроводникового устройства 100 .

Производство полупроводникового прибора

РИС. 7 представлены схемы для описания способа изготовления полупроводникового устройства согласно варианту осуществления 1. Как проиллюстрировано на фиг. 7, несколько первых биполярных транзисторов 20 , несколько вторых биполярных транзисторов 30 и несколько третьих биполярных транзисторов 40 сформированы на первой первичной поверхности 51 полупроводниковой подложки 1 (этап ST 1 ) .

Публикация нерассмотренной заявки на патент Японии №2017-220584 включает подробный метод производства, в котором первые биполярные транзисторы 20 , не имеющие балластного резистора эмиттера 88 , и второй и третий биполярные транзисторы 30 и 40 , имеющие балластный резистор эмиттера 88 , сформированы на том же самом полупроводниковая подложка 1 . Таким образом, этот вариант осуществления включает соответствующее описание в публикации нерассмотренной заявки на патент Японии № 2017-220584 вместо описания конкретного процесса формирования.

Пассивирующая пленка 59 формируется для растягивания по первому и второму узлам транзисторов Qa и Qb, а отверстия 59 a создаются фотолитографией и травлением. Проводка первого эмиттера 53 a и проводка второго эмиттера 53 b открыты через отверстия 59 a.

Затем формируют нижний металлический слой 56 и резист 71 (этап ST 2 ).Нижний металлический слой 56 формируется, например, напылением. Нижний металлический слой 56 формируется на поверхности разводки первого эмиттера 53 a и разводки второго эмиттера 53 b для покрытия пассивирующей пленки 59 и отверстий 59 a. Резист 71 получают путем формирования слоя резиста по всему нижнему металлическому слою 56 и последующего экспонирования и проявления с использованием фотошаблона.В результате резист 71 создается в области, где он перекрывает пассивирующую пленку 59 , а отверстия 71 a создаются в областях, где они перекрывают проводку первого эмиттера 53 a и проводка второго эмиттера 53 b.

Затем первый и второй выступы 61 и 62 формируются путем гальваники (этап ST 3 ). Первый выступ 61 сформирован над проводкой первого эмиттера 53 a для растягивания по множеству первых и множеству вторых биполярных транзисторов 20 и 30 .Второй выступ 62 сформирован над разводкой второго эмиттера 53 b для растягивания по множеству третьих биполярных транзисторов 40 . Поскольку первый и второй выступы 61 и 62 формируются на одном этапе, высота первого выступа 61 и второго выступа 62 по существу равны. Высота первого выступа 61 — это расстояние в направлении Z от поверхности разводки первого эмиттера 53 a до поверхности первого выступа 61 .Высота второго выступа 62 — это расстояние в направлении Z от поверхности разводки второго эмиттера 53 b до поверхности второго выступа 62 .

Участок первого выступа 61 , сформированный над первыми биполярными транзисторами 20 , по существу равен по высоте участку первого выступа 61 , сформированного над вторыми биполярными транзисторами 30 . Аналогично, часть первого выступа 61 , сформированного над вторыми биполярными транзисторами 30 , по существу равна по высоте части второго выступа 62 , сформированного над третьими биполярными транзисторами 40 .

Затем резист 71 удаляется травлением, а часть нижнего металлического слоя 56 , не покрытая первым или вторым выступом 61 или 62 , удаляется травлением (этап ST 4 ). Посредством такого процесса полупроводниковое устройство , 100, формируется с первой максимальной высотой Ha первой транзисторной сборки Qa, по существу равной второй максимальной высоте Hb второй транзисторной сборки Qb. Следует понимать, что способ производства, показанный на фиг.7 является просто примером и не единственным способом изготовления полупроводникового устройства 100 .

Вариант 1 варианта осуществления 1

Фиг. 8 — вид сверху полупроводникового устройства согласно варианту 1 варианта осуществления 1. Фиг. 9 — разрез по линии IX-IX ‘на фиг. 8. Фиг. 10 — эквивалентная принципиальная схема первого транзисторного узла Qa согласно варианту 1 варианта осуществления 1. В варианте 1 варианта осуществления 1 последовательность первого транзисторного узла Qa отличается от таковой в варианте осуществления 1.

Как показано на фиг. 8 и 9, первая транзисторная сборка Qa полупроводникового устройства 100 A имеет шесть первых биполярных транзисторов 20 и два вторых биполярных транзистора 30 . Шесть первых биполярных транзисторов 20 находятся между двумя вторыми биполярными транзисторами 30 в направлении X. Один из двух вторых биполярных транзисторов 30 находится дальше, чем первые биполярные транзисторы 20 от второго транзисторного узла Qb.Другой второй биполярный транзистор 30 расположен ближе, чем первые биполярные транзисторы 20 ко второму транзисторному узлу Qb.

Кроме того, как показано на фиг. 10, несколько первых биполярных транзисторов 20 функционируют как транзисторы, будучи подключенными к первой базовой разводке 54 a, первой базовой разводке смещения 55 a, первой эмиттерной разводке 53 a, и первой коллекторная проводка 51 c. Каждая из баз вторых биполярных транзисторов 30 изолирована от первой базовой проводки 54 a и первой базы смещения 55 a . Каждый коллектор вторых биполярных транзисторов 30 изолирован от первой коллекторной проводки 51 c. В результате вторые биполярные транзисторы 30 не работают как транзисторы.

В этом варианте полупроводниковое устройство 100 A может быть выполнено с первым транзисторным узлом Qa меньшего размера, чем в Варианте 1 осуществления, потому что оно использует меньше вторых биполярных транзисторов 30 .

Вариант 2 варианта осуществления 1

Фиг. 11 — вид сверху полупроводникового устройства согласно варианту 2 варианта осуществления 1. В варианте 2 варианта осуществления 1, в отличие от варианта осуществления 1, полупроводниковое устройство 100 B имеет один второй биполярный транзистор 30 .

Как показано на фиг. 11, второй биполярный транзистор 30 находится дальше, чем несколько первых биполярных транзисторов 20 от второго транзисторного узла Qb в направлении X.Другими словами, несколько первых биполярных транзисторов 20 находятся между вторым биполярным транзистором 30 и третьими биполярными транзисторами 40 . Как видно из этого, первый транзисторный узел Qa не ограничен структурами, имеющими несколько вторых биполярных транзисторов 30 , и должен иметь только по меньшей мере один второй биполярный транзистор 30 . В этом варианте, хотя и с одним вторым биполярным транзистором 30 , первая максимальная высота Ha полупроводникового устройства 100 B остается по существу равной второй максимальной высоте Hb.

Вариант 3 варианта осуществления 1

Фиг. 12 — вид сверху полупроводникового устройства согласно варианту 3 варианта осуществления 1. В варианте 3 варианта осуществления 1 положение одного второго биполярного транзистора 30 отличается от положения в варианте 2 варианта осуществления 1.

Как проиллюстрировано на фиг. 12, полупроводниковое устройство , 100, C имеет один второй биполярный транзистор 30 в средней части в направлении X первого транзисторного узла Qa.Второй биполярный транзистор 30 находится между несколькими первыми биполярными транзисторами 20 и несколькими первыми биполярными транзисторами 20 . Между вторым биполярным транзистором 30 и вторым транзисторным узлом Qb находятся три первых биполярных транзистора 20 . Есть три первых биполярных транзистора 20 , расположенных дальше, чем второй биполярный транзистор 30 от второго транзисторного узла Qb.

Количество первых биполярных транзисторов 20 может быть различным на одной стороне и другой стороне второго биполярного транзистора 30 .Предпочтительно, чтобы количество первых биполярных транзисторов 20 между вторым биполярным транзистором 30 и вторым транзисторным узлом Qb было больше, чем количество первых биполярных транзисторов 20 , расположенных дальше, чем второй биполярный транзистор 30 от второй транзисторный узел Qb. Это позволяет стабильно монтировать полупроводниковое устройство , 100, C на внешней подложке за счет увеличенного расстояния между вторым биполярным транзистором 30 , имеющим первую максимальную высоту Ha, в первом транзисторном узле Qa и втором транзисторном узле. Qb.

Вариант 4 варианта осуществления 1

Фиг. 13 — вид сверху полупроводникового устройства согласно варианту 4 варианта осуществления 1. В варианте 4 варианта осуществления 1, в отличие от варианта осуществления 1, первая и вторая сборки Qa и Qb транзисторов каждая имеет несколько рядов транзисторов.

Как показано на фиг. 13 первая транзисторная сборка Qa имеет первую строку Qas транзисторов и вторую строку Qat транзисторов. Первый и второй ряды транзисторов Qas и Qat расположены рядом друг с другом в направлении Y.Каждая из первых и вторых рядов транзисторов Qas и Qat имеет несколько первых и несколько вторых биполярных транзисторов 20 и 30 , выстроенных в линию в направлении X. Каждый из первого и второго рядов транзисторов Qas и Qat имеет три первых биполярных транзистора 20 между двумя вторыми биполярными транзисторами 30 .

Первые биполярные транзисторы 20 в первой и второй рядах транзисторов Qas и Qat объединены в первую транзисторную сборку Qa посредством электрического соединения с общей проводкой первого эмиттера 53 a, первой базовой проводкой Ma, первой базой проводка смещения 55 a, и проводка первого коллектора 51 c (см. РИС.5). Вторые биполярные транзисторы 30 в первой и второй рядах транзисторов Qas и Qat имеют по крайней мере одну из их базы и коллектора, изолированные от первой базовой проводки 54 a, первой базы смещения 55 a, и проводка первого коллектора 51 c.

Второй транзисторный узел Qb имеет первую строку транзисторов Qbs и вторую строку транзисторов Qbt. Ряды Qbs и Qbt первого и второго транзисторов расположены рядом друг с другом в направлении Y.Первая строка Qbs транзисторов второй сборки Qb транзисторов находится рядом с первой строкой Qas транзисторов первой сборки Qa транзисторов в направлении X. Вторая строка Qbt транзисторов второй сборки Qb транзисторов находится рядом со второй строкой Qat транзисторов первой сборки Qa транзисторов в направлении X. Каждая строка Qbs и Qbt первого и второго транзисторов имеет несколько третьих биполярных транзисторов 40 , выстроенных в линию в направлении X.

В этом варианте полупроводниковое устройство , 100, D может быть выполнено с первым и вторым транзисторными узлами Qa и Qb более короткими в направлении X, чем в Варианте 1 осуществления, даже если оно включает столько же или больше транзисторов, чем в Варианте 1 осуществления.В результате полупроводниковое устройство , 100, D может быть выполнено с полупроводниковой подложкой 1 , более короткой в ​​направлении X, чем в Варианте 1 осуществления.

Вариант 5 Варианта осуществления 1

Фиг. 14 — вид сверху полупроводникового устройства согласно варианту 5 варианта осуществления 1. В варианте 5 варианта осуществления 1, в отличие от варианта 4 варианта осуществления 1, первый и второй ряды транзисторов Qas и Qat первого транзисторного узла Qa каждый имеют по одному второй биполярный транзистор 30 .

Как показано на фиг. 14, первая строка транзисторов Qas полупроводникового устройства , 100, E имеет несколько первых биполярных транзисторов 20 и один второй биполярный транзистор 30 . Второй биполярный транзистор 30 находится дальше, чем несколько первых биполярных транзисторов 20 , от первого ряда Qbs транзисторов второго узла Qb транзисторов в направлении X. Другими словами, несколько первых биполярных транзисторов , 20, находятся между одним вторым биполярным транзистором 30 и первой строкой Qbs транзисторов второго узла Qb транзисторов в направлении X.Вторая строка транзистора Qat имеет ту же последовательность, что и первая строка транзистора Qas. То есть в первой и второй рядах транзисторов Qas и Qat несколько первых биполярных транзисторов 20 расположены рядом друг с другом в направлении Y, а несколько вторых биполярных транзисторов 30 расположены рядом друг с другом в направлении Y.

Вариант 6 варианта осуществления 1

Фиг. 15 — вид сверху полупроводникового устройства согласно варианту 6 варианта осуществления 1. В варианте 6 варианта осуществления 1, в отличие от варианта 5 варианта осуществления 1, первые и вторые ряды Qas и Qat транзисторов первой сборки Qa транзисторов имеют разные последовательности.

Как показано на фиг. 15 первая строка транзисторов Qas полупроводникового устройства , 100, F имеет такую ​​же структуру, что и на фиг. 14. Во второй строке Qat транзисторов один второй биполярный транзистор 30 находится ближе, чем несколько первых биполярных транзисторов 20 , ко второй строке Qbt транзисторов второго узла Qb транзисторов в направлении X. Другими словами, есть один второй биполярный транзистор 30 между второй строкой Qbt транзисторов второго транзисторного узла Qb и множеством первых биполярных транзисторов 20 в направлении X.Вторые биполярные транзисторы 30 в первой строке транзисторов Qas находятся рядом с первым биполярным транзистором 20 во второй строке Qat транзисторов в направлении Y. Второй биполярный транзистор 30 во второй строке Qat транзисторов находится рядом с первым биполярным транзистором 20 в первой строке Qas транзисторов в направлении Y.

Как указано выше, полупроводниковые устройства 100 и 100 A — 100 F согласно этому варианту осуществления имеют полупроводниковую подложку 1 , несколько первых биполярных транзисторов 20 , по крайней мере, один второй биполярный транзистор 30 и первый выступ 61 .Первые биполярные транзисторы 20 находятся на первой первичной поверхности S 1 стороне полупроводниковой подложки 1 и имеют первую высоту HEa между эмиттерным слоем 5 и эмиттерным электродом 17 в направлении, перпендикулярном к первая первичная поверхность S 1 . Второй биполярный транзистор 30 находится на стороне первой первичной поверхности S 1 полупроводниковой подложки 1 и имеет вторую высоту HEb, большую, чем первая высота HEa, между эмиттерным слоем 5 и эмиттерным электродом. 17 в направлении, перпендикулярном первой первичной поверхности S 1 .Первый выступ 61 проходит через несколько первых биполярных транзисторов 20 и по меньшей мере один второй биполярный транзистор 30 .

Когда полупроводниковое устройство 100 и 100 A — 100 F установлено на внешней подложке с первым выступом 61 , обращенным к внешней подложке, первый выступ 61 электрически соединен с внешней подложкой по крайней мере, там, где он перекрывает второй биполярный транзистор 30 .В результате первые биполярные транзисторы 20 , имеющие первую высоту HEa, электрически связаны с внешней подложкой через первый выступ 61 . Таким образом, полупроводниковые устройства с 100 и 100 A по 100 F могут быть установлены на внешней подложке с уменьшенным возникновением плохого электрического соединения.

Кроме того, полупроводниковые устройства с 100 и 100 A по 100 F согласно этому варианту осуществления имеют третьи биполярные транзисторы 40 и вторую выпуклость 62 .Третьи биполярные транзисторы 40 находятся на первой первичной поверхности S 1 стороне полупроводниковой подложки 1 и имеют вышеупомянутую вторую высоту HEb между эмиттерным слоем 5 и эмиттерным электродом 17 в направлении, перпендикулярном к первой первичной поверхности S 1 . Второй выступ 62 проходит через несколько третьих биполярных транзисторов 40 .

Третий биполярный транзистор 40 имеет практически такую ​​же максимальную высоту, что и второй биполярный транзистор 30 .Полупроводниковое устройство с 100 и 100 A до 100 F может быть установлено на внешней подложке с менее частым возникновением плохого электрического соединения, чем с первым транзисторным блоком Qa, состоящим только из нескольких первых биполярных транзисторов 20 , имеющих первая высота HEa.

Для полупроводниковых устройств 100 и 100 A до 100 F согласно этому варианту осуществления, кроме того, первые биполярные транзисторы 20 находятся между вторым биполярным транзистором 30 и третьими биполярными транзисторами 40 в направлении, параллельном первой первичной поверхности S 1 полупроводниковой подложки 1 (направление X).Это позволяет стабильно устанавливать полупроводниковое устройство 100 и 100 A — 100 F на внешней подложке благодаря увеличенному расстоянию между вторым биполярным транзистором 30 , имеющим первую максимальную высоту Ha, в первый транзисторный узел Qa и третий биполярный транзистор 40 во втором транзисторном узле Qb.

Для полупроводниковых устройств с 100 и 100 A до 100 F в соответствии с этим вариантом осуществления, кроме того, первый, второй и третий биполярные транзисторы 20 , 30 и 40 являются биполярными с гетеропереходом. транзисторы.Это делает транзисторы в первой и второй транзисторных сборках Qa и Qb превосходными по эффективности добавленной мощности и линейности в качестве элементов усилителя.

Для полупроводниковых устройств с 100 и 100 A до 100 F согласно этому варианту осуществления, кроме того, первый и второй выступы 61 и 62 являются выступами опор. Когда полупроводниковое устройство , 100, монтируется на внешней подложке с помощью перевернутого кристалла, это обеспечивает хорошее соединение между контактными площадками на внешней подложке и выступами стойки.

Для полупроводниковых устройств 100 и 100 A до 100 F согласно этому варианту осуществления, кроме того, третьи биполярные транзисторы 40 имеют слой резистора (эмиттерный балластный резистор 88 ) между слоем эмиттера 5 и эмиттерный электрод 17 . Это означает, что первая транзисторная сборка Qa образована первыми биполярными транзисторами 20 , не имеющими слоя резистора, а вторая транзисторная сборка Qb образована третьими биполярными транзисторами 40 , имеющими резисторный слой.Благодаря своей способности переключать транзисторы для работы между первым и вторым транзисторными узлами Qa и Qb, в зависимости от напряжения коллектора, полупроводниковое устройство 100 и 100 A до 100 F поддерживает высокую мощность — повышенная эффективность вне зависимости от того, высокая или низкая выходная мощность.

Для полупроводниковых устройств 100 и 100 A до 100 F согласно этому варианту осуществления, кроме того, второй биполярный транзистор 30 имеет слой резистора (эмиттерный балластный резистор 88 ) между слоем эмиттера 5 и эмиттерный электрод 17 .Это позволяет первой максимальной высоте Ha первой транзисторной сборки Qa быть по существу равной второй максимальной высоте Hb второй транзисторной сборки Qb.

Для полупроводниковых приборов 100 и 100 A до 100 F согласно этому варианту осуществления, кроме того, слой резистора (эмиттерный балластный резистор 88 ) второго и третьего биполярных транзисторов 30 и 40 — это в первую очередь AlGaAs. Это позволяет сформировать резистивный слой третьих биполярных транзисторов 40 с желаемым значением сопротивления.Кроме того, второй и третий биполярные транзисторы 30 и 40 могут быть сформированы с по существу равной второй высотой HEb, поскольку резисторный слой второго биполярного транзистора 30 и третьего биполярного транзистора 40 может быть сформирован в тот же шаг.

Для полупроводниковых устройств с 100 и 100 A до 100 F в соответствии с этим вариантом осуществления, кроме того, базовые электроды 16 нескольких первых биполярных транзисторов 20 электрически соединены с общей первой базовой проводкой. 54 а. Коллекторные электроды 15 нескольких первых биполярных транзисторов 20 каждый электрически соединены с общей проводкой первого коллектора 51 c. Базовые электроды 16 и / или коллекторные электроды 15 второго биполярного транзистора 30 изолированы от первой базовой проводки 54 a и первой коллекторной проводки 51 c. Это приводит к тому, что в первом транзисторном узле Qa несколько первых биполярных транзисторов 20 функционируют как транзисторы, а второй биполярный транзистор 30 — нет.

Для полупроводниковых устройств 100 и 100 A до 100 F согласно этому варианту осуществления, кроме того, эмиттерный электрод 17 нескольких первых биполярных транзисторов 20 и второй биполярный транзистор 30 электрически соединены с общей проводкой первого эмиттера 53 a. Эмиттерный электрод 17 множества третьих биполярных транзисторов 40 электрически соединен с общей проводкой второго эмиттера 53 b. Первый выступ 61 проходит над проводкой первого эмиттера 53 a вдоль проводки первого эмиттера 53 a. Второй выступ 62 проходит над проводкой второго эмиттера 53 b вдоль проводки второго эмиттера 53 b.

Это дает первый выступ 61 неровностей, соответствующий первой высоте HEa первых биполярных транзисторов 20 и второй высоте HEb второго биполярного транзистора 30 .Часть первого выступа 61 , под которым находится второй биполярный транзистор 30 , определяет первую максимальную высоту Ha. В результате первая максимальная высота Ha первой транзисторной сборки Qa и вторая максимальная высота Hb второй транзисторной сборки Qb по существу равны.

РИС. 16 — вид сверху полупроводникового устройства согласно варианту 2 осуществления. Фиг. 17 представляет собой поперечное сечение по линии XVII-XVII ‘на фиг. 16. Фиг. 18 — эквивалентная принципиальная схема полупроводникового устройства согласно варианту 2 осуществления.В варианте осуществления 2, в отличие от варианта осуществления 1, имеется один выступ 63 над первым и вторым транзисторными узлами Qa и Qb.

Как показано на фиг. 16, несколько первых биполярных транзисторов 20 и несколько вторых биполярных транзисторов 30 чередуются в направлении X, направлении, параллельном первой первичной поверхности S 1 полупроводниковой подложки 1 . Первый транзисторный узел Qa имеет несколько первых биполярных транзисторов 20 .Второй транзисторный узел Qb имеет несколько вторых биполярных транзисторов 30 .

Как показано на фиг. 17, эмиттерная разводка 53 , нижний металлический слой 56 и выступ 63 проходят через несколько первых и несколько вторых биполярных транзисторов 20 и 30 . Эмиттерная проводка 53 электрически соединена с эмиттерным электродом 17 множества первых биполярных транзисторов 20 и множества вторых биполярных транзисторов 30 .Нижний металлический слой 56 находится на разводке эмиттера 53 . Выступ 63 находится на нижнем металлическом слое 56 . Выступ 63 проходит над проводкой эмиттера 53 вдоль проводки эмиттера 53 .

Между первым биполярным транзистором 20 и вторым биполярным транзистором 30 расположены области изоляции 50 . Каждый из первого и второго биполярных транзисторов 20 и 30 имеет свои собственные коллекторные электроды 15 .То есть коллекторные электроды 15 не используются совместно первым биполярным транзистором 20 и вторым биполярным транзистором 30 .

Как показано на фиг. 18, каждый эмиттер (эмиттерный электрод 17 ) первых биполярных транзисторов 20 и каждый эмиттер (эмиттерный электрод 17 ) вторых биполярных транзисторов 30 подключены к общей эмиттерной проводке 53 и заземлены.

В первом транзисторном узле Qa каждая база (базовые электроды 16 ) нескольких первых биполярных транзисторов 20 подключена к общей первой базовой проводке 54 a через емкость 86 .Кроме того, каждая база (базовые электроды 16 ) первых биполярных транзисторов 20 подключена к общей первой проводке смещения базы 55 a через базовый балластный резистор 87 . Каждый коллектор (коллекторные электроды 15 ) первых биполярных транзисторов 20 подключен к общей проводке первого коллектора 51 c.

Во втором транзисторном узле Qb каждая база (базовые электроды 16 ) множества вторых биполярных транзисторов 30 подключена к общей второй базовой проводке 54 b. Вторая базовая проводка 54 b подключена к базовой высокочастотной входной клемме 81 b через емкость 85 . Каждая база (базовые электроды 16 ) вторых биполярных транзисторов 30 также подключена к общей проводке смещения второй базы 55 b. Каждый коллектор (коллекторные электроды 15 ) вторых биполярных транзисторов 30 подключен к общей проводке второго коллектора 51 d.

В такой конфигурации несколько первых биполярных транзисторов 20 , образующих первую транзисторную сборку Qa, усиливают высокочастотный сигнал, входящий с базовой высокочастотной входной клеммы 81 a , и выводят усиленный сигнал на клемма высокочастотного выхода коллектора 83 a. Вторые биполярные транзисторы 30 , образующие вторую транзисторную сборку Qb, усиливают высокочастотный сигнал, входящий с базовой высокочастотной входной клеммы 81 b , и выводят усиленный сигнал на высокочастотную выходную клемму коллектора. 83 б.

Как изложено выше, полупроводниковое устройство 100 G согласно этому варианту осуществления имеет чередующиеся несколько первых биполярных транзисторов 20 , образующих первый транзисторный узел Qa, и несколько вторых биполярных транзисторов 30 , образующих второй транзисторный узел. Qb. Общий выступ 63 простирается на несколько первых и несколько вторых биполярных транзисторов 20 и 30 .

Полупроводниковое устройство 100 G согласно этому варианту осуществления имеет самую высокую поверхность выступа 63 над первым транзисторным узлом Qa и над вторым транзисторным узлом Qb на разных высотах от второй первичной поверхности S 2 .Даже в этом случае полупроводниковое устройство 100 G может быть установлено на внешней подложке с уменьшенным возникновением плохого электрического соединения, поскольку общий выступ 63 гарантирует электрическое соединение первого и второго транзисторных сборок Qa и Qb с внешней подложкой. через общий выступ 63 .

РИС. 19 — поперечное сечение полупроводникового устройства согласно варианту осуществления 3. В варианте осуществления 3, в отличие от вариантов осуществления 1 и 2, первый и второй выступы 61 и 62 покрыты слоями припоя 65 a и 65 b, соответственно.

Как показано на фиг. 19, имеется слой припоя 65 a на первом выступе 61 , растягивающийся на нескольких первых и нескольких вторых биполярных транзисторах 20 и 30 . На втором выступе 62 находится слой припоя 65 b , растягивающийся на нескольких третьих биполярных транзисторах 40 . Когда полупроводниковое устройство 100 H установлено на внешней подложке, слои припоя 65 a и 65 b входят в контакт с контактными площадками на внешней подложке.Затем первый и второй выступы 61 и 62 присоединяются к контактным площадкам с помощью слоев припоя 65 a и 65 b, , например, пайкой оплавлением.

Конфигурация в этом варианте осуществления также может применяться к полупроводниковым устройствам с 100 и 100 A до 100 G согласно вариантам осуществления 1 и 2.

Фиг. 20 — поперечный разрез модуля усилителя мощности согласно варианту 4 осуществления.ИНЖИР. 21 — блок-схема, иллюстрирующая структуру модуля усилителя мощности согласно варианту 4 осуществления. Модуль усилителя мощности 200 имеет подложку модуля 210 , полупроводниковое устройство 100 и слой смолы 240 .

Подложка модуля 210 имеет первую площадку 220 , сквозные переходные отверстия 211 , вторую площадку 212 , а также проводку и другие компоненты, сформированные между внутренними слоями подложки или через них.Первая площадка 220 представляет собой вывод для установки полупроводникового прибора 100 . Вторая площадка , 212, — это вывод, к которому приложен опорный потенциал. Первая и вторая контактные площадки 220 и 212 соединены между собой несколькими сквозными переходными отверстиями 211 .

Полупроводниковое устройство 100 монтируется на подложке модуля 210 путем монтажа на кристалле с откидной крышкой. Каждый первый и второй выступы 61 и 62 соединены с первой контактной площадкой 220 с припоем 230 между ними.В результате каждый биполярный транзистор в первом и втором узлах транзисторов Qa и Qb электрически соединен с подложкой модуля , 210, . Слой смолы 240 проходит на подложке модуля 210 , покрывая полупроводниковое устройство 100 .

Как показано на фиг. 21 модуль 200 усилителя мощности имеет первую сигнальную цепь Sc 1 и вторую сигнальную цепь Sc 2 .

Первая сигнальная цепочка Sc 1 представляет собой путь для прохождения первого высокочастотного сигнала и имеет первую входную клемму 91 a, a первую схему согласования входов 93 a, a первая схема усилителя начального каскада 96 a, первая схема межкаскадного согласования 94 a, схема усилителя первого выходного каскада 97 a, первая схема согласования выходного сигнала 95 a, и первый выходной терминал 92 a. Первая схема согласования входов 93 a представляет собой схему, которая обеспечивает согласование импеданса на входной стороне первой схемы усилителя начальной ступени 96 a. Первая схема межкаскадного согласования 94 a представляет собой схему, которая обеспечивает согласование импеданса между выходной стороной схемы усилителя первого каскада 96, a и входной стороной схемы усилителя первого выходного каскада 97 а. Первая схема согласования выходного каскада 95 a представляет собой схему, которая обеспечивает согласование импеданса на выходной стороне схемы усилителя первого выходного каскада 97 a. Первая входная, первая межкаскадная и первая выходные согласующие цепи 93 a, 94 a, и 95 a каждая образована, например, конденсатором и катушкой индуктивности. Каждая из схем 96 a и 97 a первого начального каскада и первого выходного каскада образована, например, первым транзисторным узлом Qa полупроводникового устройства 100 .Первый высокочастотный сигнал вводится с первой входной клеммы 91 a, усиливается через схемы согласования и усилителя и выводится с первой выходной клеммы 92 a.

Вторая сигнальная цепочка Sc 2 представляет собой путь для прохождения второго высокочастотного сигнала и имеет вторую входную клемму 91 b, вторую схему согласования входов 93 b, a вторая схема усилителя начального каскада 96 b, вторая схема межкаскадного согласования 94 b, схема усилителя второго выходного каскада 97 b, вторая схема согласования выходного сигнала 95 b, и второй выходной терминал 92 b. Согласующие схемы второго входа, второго межкаскадного и второго выходов 93 b, 94 b, и 95 b — это схемы, имеющие функцию, аналогичную функции первого входа, первого межкаскадного сигнала, и первые схемы согласования выходов 93 a, 94 a, и 95 a. Каждая из схем 96 b и 97 b второго начального каскада и второго выходного каскада схем усилителя образована, например, второй транзисторной сборкой Qb полупроводникового устройства 100 .Второй высокочастотный сигнал вводится из второго входного вывода 91 b, усиливается через схемы согласования и усилителя и выводится из второго выходного вывода 92 b.

Первая и вторая сигнальные цепи Sc 1 и Sc 2 не становятся электрически активными одновременно, а работают с разделением по времени. То есть, в то время как первая сигнальная цепочка Sc 1 электрически активна, вторая сигнальная цепочка Sc 2 электрически неактивна.В то время как вторая сигнальная цепочка Sc 2 электрически активна, первая сигнальная цепочка Sc 1 электрически неактивна. Это позволяет модулю 200 усилителя мощности поддерживать хороший КПД добавленной мощности за счет работы первой или второй сигнальной цепи Sc 1 или Sc 2 в зависимости от того, является ли выходная мощность низкой или высокой.

Хотя предпочтительные варианты осуществления раскрытия были описаны выше, следует понимать, что изменения и модификации будут очевидны специалистам в данной области без отклонения от объема и сущности раскрытия.Таким образом, объем раскрытия должен определяться исключительно следующей формулой изобретения.

Высокоскоростной биполярный NPN-транзистор с высоким коэффициентом усиления с защитой от насыщения и возможностью подавления переходных напряжений

% PDF-1.4 % 1 0 объект > эндобдж 5 0 obj > эндобдж 2 0 obj > эндобдж 3 0 obj > транслировать BroadVision, Inc.2020-10-29T16: 38: 34 + 08: 002013-08-08T11: 02: 56 + 02: 002020-10-29T16: 38: 34 + 08: 00application / pdf

Деталь продукта с неизолированными кристаллами: bc859 — Die Devices | Вафля | Игральные кости

Эти высоконадежные транзисторы подходят для сборки на толстых и тонкопленочных гибридных схемах с высоким механическим качеством и металлизацией золотого цвета.Выбирается из нескольких диапазонов усиления и предлагается в нескольких вариантах оценки наемника.

• Оптимизированный для низкого уровня шума
• Металлическая задняя крышка Hi-rel с золотым покрытием
• Непосредственно заменяет устаревшие транзисторы Zetex, Fairchild, Microsemi, Motorola и National Semiconductor.
• Подходит для использования в промышленной, медицинской, военной и аэрокосмической промышленности.
• Компактность для высокой интеграции и близкого размещения к источнику сигнала.
• Гарантированная долгосрочная поддержка без изменения маски штампа.

Семейства продуктов: , используемые для этого устройства, указаны в таблице ниже.

V _{(BR) CEO} , V _CES : -30V
I _{C (Макс)} : -0.10A
ч _{FE1 (мин.)} : 110
ч _{FE1 (макс.)} : 800
ч _FE1 @ I _C : -2,0 мА
ч _{FE2 (мин.)} : нет
ч _FE2 @ I _C : нет данных
V _{CE (насыщ.) 1 (макс.)} : -0,300 В
V _{CE (насыщ.) 1} I _C / I _B : 0,01 / 0,5 А / мА
В _{CE (насыщ.) 2 (макс.)} : -0,65 В
В _{CE (насыщ.) 2} I _C / I _B : 0,1 / 5A / мА
f _{T (тип. )} : 150 МГц

Другая деталь: Важная информация для этого устройства представлена ​​в таблице ниже.

• Зеленый: доступно со склада или по низкой заводской MOQ.
• Янтарь: доступно по заводскому заказу с минимальным заказом.
• Красный: может применяться высокое заводское MOQ, пожалуйста, спрашивайте подробности.

• Зеленый: этот голый кристалл разработан и протестирован для использования в высоконадежных приложениях.
• Янтарный: этот голый кристалл может соответствовать более высоким требованиям надежности после дополнительных испытаний и квалификации, пожалуйста, спрашивайте подробности.
• Красный: этот голый кристалл не предназначен и специально не предназначен для использования в приложениях с высокой надежностью.

• Зеленый: этот голый кристалл подходит для космических приложений или имеет квалификационные данные на космическом уровне, пожалуйста, спрашивайте подробности.
• Янтарный: этот голый кристалл может быть использован для космических приложений с дополнительным тестированием и квалификацией, Пожалуйста спросите для подробностей.
• Красный: пригодность этого голого кристалла для космических приложений неизвестна и требует дополнительной квалификации. пожалуйста, спрашивайте подробности.