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開關(guān)電源之晶體管的三種基本結(jié)構(gòu)

來源：東莞市成良智能科技發(fā)布時間：2019-09-10 點擊量：1284

現(xiàn)在我們介紹開關(guān)電源之晶體管的幾種基本結(jié)構(gòu)。從工藝角度來分，大致可分為合金管、合金擴(kuò)散管和臺面管。

開關(guān)電源之晶體管一、合金管
合金管是最早使用的晶體管結(jié)構(gòu)。它是在一片N型的單晶兩側(cè)分別放置P型材料的小球加溫?zé)Y(jié)而成。在制造合金晶體管時，作為形成發(fā)射區(qū)所用的合金球要比作為形成集電區(qū)的合金球小。這樣，形成的發(fā)射結(jié)面積就比集電結(jié)面積小。這是因為大面積的集電結(jié)更容易收集從小面積的發(fā)射結(jié)發(fā)射出來的絕大部分載流子，因而能得到較高的電流放大能力。另一方面，開關(guān)電源之晶體管在工作時，發(fā)射結(jié)上加的是正向偏壓，集電結(jié)上加的是反向偏壓。反向偏壓比正向偏壓大得多，而發(fā)射極電流和集電極電流幾乎相等，因此，結(jié)上的功耗比發(fā)射結(jié)上的功耗大得務(wù)、所以集電結(jié)必須有盡可能大的面積，以承受大的耗散功率。

開關(guān)電源之晶體管之合金管的優(yōu)點是工藝和設(shè)備筒單、成本低適合于大量生產(chǎn)等。缺點是形成的結(jié)面不平整、結(jié)深的精度難于控制（也就是基區(qū)寬度難于控制），所以合金管的使用頻率較低。

開關(guān)電源之晶體管之二、合金擴(kuò)散管
合金擴(kuò)散管是在合金管的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種結(jié)構(gòu)。在一次燒結(jié)溫度下同時完成合金和擴(kuò)散兩個過程的晶體管稱為合金擴(kuò)散管。它是在一片P型鍺片上用雜質(zhì)銻先預(yù)擴(kuò)散一層極薄的N型層，再在鍺片上放上既含有受主雜質(zhì)又含有施主雜質(zhì)的合金小球，然后進(jìn)行燒結(jié)。常用的小球是含有銦、鎵、銻的合金球。銦、鎵是受主雜質(zhì)，所以在再結(jié)晶層形成P型半導(dǎo)體。但是銻的擴(kuò)散速度比銦、鎵快得多，所以在高溫下，銻比銦、鎵“跑”得快而先形成一層N型擴(kuò)散層。這樣，在燒結(jié)溫度下同時形成了擴(kuò)散結(jié)和合金結(jié)，成為一個PNP的合金擴(kuò)散管，另一鉛銻小球作為基極的歐姆電極。

這種結(jié)構(gòu)所形成的發(fā)射結(jié)，由于是開關(guān)電源之晶體管之合金結(jié)，所以雜質(zhì)分布是突變的，故稱突變結(jié)。而集電結(jié)是擴(kuò)散結(jié)，所以雜質(zhì)分布是緩變的，是線性緩變結(jié)?？刂坪脽Y(jié)溫度和時間，可以得到很薄的基區(qū)寬度。所以合金擴(kuò)散法形成的晶體管的使用頻率可以做得比合金管高。由于合金擴(kuò)散管中兩個PN結(jié)中有一個是合金結(jié)，所以仍存在開關(guān)電源之晶體管之合金結(jié)的缺點，要進(jìn)一步提高開關(guān)電源之晶體管頻率，這種結(jié)構(gòu)就難于勝任。

開關(guān)電源之晶體管之三、臺面晶體管
臺面管分?jǐn)U散臺面管和外延臺面管兩種。擴(kuò)散臺面管是在P型鍺片上先擴(kuò)散一層N型擴(kuò)散層，然后再在N型擴(kuò)散層上用真空蒸發(fā)金屬的方法制成兩條金屬電極，一條是鋁電極，它與擴(kuò)散層形成PN合金結(jié)作為發(fā)射結(jié)；另一條是金、銻合金電極，它與擴(kuò)散層形成歐姆接觸作為基極，最后進(jìn)行臺面腐蝕。

擴(kuò)散臺面管的一個缺點是晶體管的飽和壓降太大。這是因為為了提高擊穿電壓面把集電區(qū)的電阻率選得太高的緣故。為了兼顧擊穿電壓和飽和壓降，可以采用外延的方法。外延臺面管是在低阻的晶片上生長一層薄的高阻外延層作為集電區(qū)，發(fā)射區(qū)和基區(qū)的形成與擴(kuò)散臺面管方法相同。

開關(guān)電源之臺面管的基區(qū)可以做得很薄，發(fā)射極和基極的電極是狹長的條形電極，它們靠得很近，集電結(jié)電容很小所以臺面管的頻率特性比合金擴(kuò)散管好。但是合金結(jié)所具有的這種缺點臺面管同樣存在，所以低頻大功率臺面管的發(fā)射區(qū)采用擴(kuò)散方法制成。

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