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什么是晶体三极管?

时间:2018-09-12 11:36 来源:未知 编辑:admin

核心提示

什么是晶体三极管? 晶体三极管一般简称为晶体管或三极管,是一种最常应用的电子器件之一,没有晶体管就没有现代众多的电子设备、现代通信设备和家用电器。1948年美国贝尔电话...

什么是晶体三极管?


     晶体三极管一般简称为晶体管或三极管,是一种最常应用的电子器件之一,没有晶体管就没有现代众多的电子设备、现代通信设备和家用电器。1948年美国贝尔电话研究所的两位工程师制作出世界上第一只晶体三极管。随后,以晶体管为放大器件的电子应用设备开始出现,并逐步取代了电子管。1953年荷兰飞利浦公司生产了第一批干电池供电的晶体管收音机,日本则后来居上,短期内就在袖珍式收音机的制作上居于领先地位。

从结构上了解晶体三极管
    下面以早期的面接触型合金晶体管三极管的制造过程为例介绍它的结构。这种合金型晶体管的基本制造工艺是将N型锗单晶用切割机切成薄片,经研磨机研磨到一定厚度,再用激光或金刚石刀切割成正方形薄片,然后在薄片两面各放上一块铟(In)粒,如图1-85 (a)所示。然后送入高温炉烧结,使其在两交界面上分别形成一个P型薄层,这两个P型层与锗基片分别形成两个PN结,从而形成一个具有两个PN结的PNP型锗三极管,如图1-85 (b)所示。如果用一个P型锗单晶作基片,则可制成一只NPN型锗三极管。
    在加入铟粒的基片的两个面中,其中铟粒较大的一边作为集电极,这是由于具有较大铟粒的一边面积较大,可以更多地收集从发射极扩散过来的载流子;另一边是发射极;中间的N型锗片则为基区,基区很薄,仅几微米到几十微米。国产3AX、3AD等型号锗PNP三极管及3BX型NPN三极管均属于此种结构。但是在制造这类管子合金结时,为了防止把基区烧穿,基区不能做得太薄,所以管子的频率特性差,多在低频电路中使用。
    为了改善晶体管的频率特性和温度特性,并提高它长期工作的稳定性,随后又陆续制造出了合金扩散型和台面型晶体管,最后还研制出了性能极为优越的平面型晶体管。平面型晶体管的基础材料是N型单晶硅,将N型单晶硅放在水蒸气中加热到1 000℃,这时在晶体的表面生成了约1 LLm厚的二氧化硅( Si02)薄膜,成为密闭良好的电绝缘层,以保护晶体免受潮气和污染,防止管子特性发生变化,提高管子的稳定性。    在加入铟粒的基片的两个面中,其中铟粒较大的一边作为集电极,这是由于具有较大铟粒的一边面积较大,可以更多地收集从发射极扩散过来的载流子;另一边是发射极;中间的N型锗片则为基区,基区很薄,仅几微米到几十微米。国产3AX、3AD等型号锗PNP三极管及3BX型NPN三极管均属于此种结构。但是在制造这类管子合金结时,为了防止把基区烧穿,基区不能做得太薄,所以管子的频率特性差,多在低频电路中使用。
    为了改善晶体管的频率特性和温度特性,并提高它长期工作的稳定性,随后又陆续制造出了合金扩散型和台面型晶体管,最后还研制出了性能极为优越的平面型晶体管。平面型晶体管的基础材料是N型单晶硅,将N型单晶硅放在水蒸气中加热到1 000℃,这时在晶体的表面生成了约1 LLm厚的二氧化硅( Si02)薄膜,成为密闭良好的电绝缘层,以保护晶体免受潮气和污染,防止管子特性发生变化,提高管子的稳定性。
  制造平面型晶体管时的另一项重要措施是采用了光刻技术,在生长有SiO2的硅片表面涂上一层感光胶,经烘干后,放上一块特制的掩膜版,然后进行紫外线曝光。掩膜版是根据哪些部位氧化层需要去掉,哪些部位氧化层需要保留而制成的。经过曝光以后,对应于掩膜版上透光部位的感光胶就会硬化而留在二氧化硅上作为保护层,而未曝光的部位则可用显影液洗去。这时把硅片放入氢氟酸中,就会使没有感光胶保护的SiO2层被腐蚀掉,露出硅片,称为“窗口”。这样,利用光刻技术开出窗口,先通过硼(3价)扩散形成P型层,再通过磷(5价)扩散形成N型层,每次扩散后都应覆盖一层二氧化硅膜,涂上一层感光胶,再进行掩膜曝光。通过多次氧化、光刻、扩散的巧妙配合,就制作成了平面型晶体管,其剖面结构如图1-85 (c)所示。这种管子的整个结构都制作在一个平坦的表面上,平面型晶体管也因此而得名。国产3DG、3DK等型号硅NPN晶体管和3CG、3CK型等型号硅PNP晶体管均属此种结构。

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