Транзистор

ТРАНЗИСТОР (от англ. transfer — переносить и резистор), электронный прибор на основе полупроводникового кристалла, имеющий три (или более) электрода, предназначенный для усиления, генерирования и преобразования электрич. колебаний. Изобретён в 1948 амер. учёными У. Шокли, У. Браттейном и Дж. Бардином. В СССР первые Т. былн разработаны в 1953 под рук. А. В. Красилова. Обычно выделяют два осн. класса Т.: полевые трензнсторы и биполярные транзисторы.
В полевых Т. (часто наз. униполярными) протекание тока через кристалл обусловлено носителями звряда только одного знака — электронами или дырквми. В биполярных Т. ток через кристалл обусловлен движением носителей заряда обоих знаков. Т. классифицируется по типам и группам в зависимости от фиэ., эксплувтац. и др. параметров. В соответствии с макс, частотой генерирования различают низкочастотные (до Э мГц), высокочастотные (до 300 мГц) и сверхвысокочастотные (более 300 мГц) (см. СВЧ транзистор); по допустимой рассеиваемой мощности— маломощные (до 1,0 Вт) и мощные транзисторы (св. 1,0 Вт); по предельно допустимому напряжению (см. Высоковольтный транзистор); по шумовым ев-вам (см. Малошумящии транзистор); в соответствии с механизмом или условием переноса неосновных носителей звряда — дрейфовый транзистор, лавинный тремзис-тор, туннельный; с учётом области применения — Т. маломощные малошумящие (используются во входных цепях радиоэлектронных усилит, устр-в), импульсные, генераторные (в радиопередающих устр-вах), ключевые (в системах автоматич. регулирования), фото транзисторы (в устр-вах, преобразующих световые сигналы в электрические      с      одноврем.      усилением    последних). В качестве ПП материалов для изготовления Т. используют преим. кремний, германий и арсеиид галлия. В соответствии с техиологич. методами изготовления различают сплавные транзисторы, диффузионные транзисторы, конверсионные транзисторы, сплавно-диффузионные транзисторы, меза-транзисторы, элигаксиальные транзисторы, пленарные транзисторы, лланарно-эпитаксиальные транзисторы, ионно-легированные транзисторы и др. К осн. тежнологич. методам относятся: диффузия и ионное легирование—для получения р—-л-лереходов; нанесение металлов в вакууме— для получения омич. контактов и барьеров Шоттки; фото- и электронолитография — для создания электродов (см. Литография); раз л. методы получения диэлектрич. слоев на ПП для создания маскирующих покрытий и изоляции контактных площадок электродов ПП; хим., ионное и ллазмохим. травление; элитаксиальное выращивание слоев ПП (см. Элитаксия). Обычно изготовление Т. осуществляется формированием транзисторных структур на ПП пластине (на одной пластине размещается до 30 тыс. Т.). После разделения пластины на кристаллы (чипы) последние монтируют лайкой либо приклейкой в корпус или устанавливают непосредственно в устр-ва (гибридные ИС), приваривают проволочные выводы и затем герметизируют.
Маломощные кремниевые Т. представляют собой лланар-но-элитвксиальиые структуры с рабочей частотой до 6 ГГц. Козф. шума на частоте 1 ГГц— 1,5 дБ, на частоте 6 ГГц — 5 дБ. В диапазоне частот до 60 ГГц используют малошумя-щие полевые Т. на арсенидгаллиевых или гетероэпитаксиаль-ных структурах (Т. с высокой подвижностью вл-иов) с затвором на основе барьера Шоттки. Коэф. шума этих приборов достигает 0,3; 0,75 и 1 дБ hi частотах соответственно 4; 12 и 60 ГГц.
Мощные кремниевые Т. представляют собой л пан ар ныв, меза-лланарные или элитаксиальные структуры. Рабочий диапазон частот до 10 ГГц. В усилит, устр-вах KB диапазона частот (до 30 МГц) при напряжении источников литания 10—60 В и токах в иеск. десятков А их выходная ВЧ мощн. достигает 600 Вт. На частотах 1—5 ГГц кремниевые Т. имеют выходную мощн. 100—10 Вт в непрерывном режиме и значительно большие мощн. в импульсном. На частоте 10 ГГц макс, выходная мощн. 2 Вт. Высоковольтные ключевые Т. применяют при рабочих налряжвниях до 1,5—2 кВ и токах до неск. сотен А, при этом регулируемая мощн. составляет десятки кВт. Мощные Т. из CaAs используют в диапазоне частот 4—60 ГГц. Напряжение источника литания составляет 6—10 В. На частотах 4—14 ГГц выходная мощн. составляет 16—10 Вт для уэкололосных Т. с цвпями согласования и сложения мощн. неск. кристаллов, расположенных в одном корпусе. На частоте 30 ГГц макс, выходная мощн. 0,5 Вт, на частоте 60 ГГц — 0,1  Вт.
По сравнению с аппаратурой на радиолампах аналогичная по назначению аппаратура на ПП приборах, в т. ч. на Т., имеет в десятки и сотии раз меньшие размеры и массу, потребляет значительно меньшую электрич. мощн. и обладает более высокими надёжностью и долговечностью. Интенсивность отказов для Т. лежит  пределах 10 — 10 ч . Площадь кристалла даже мощного Т. не превышает неск. мм', а размер электродов, напр. затвора полевого Т., составляет всего 0,2X50 мкм. Ограничения в применении Т. определяются допустимыми темп-рами (ок. 200° С для кристаллов Si и GaAs), а также чувствительностью к радиац. облучению.
Т. является оси. элементом совр. устр-в микроэлектроники. Дальнейшее развитие Т. в направлении увеличения рабочих частот связано с уменьшением времени взаимодействия управляющего или усиливаемого сигнала с потоком носителей заряда а ПП- Это может быть достигнуто дальнейшим уменьшением размеров электродов и увеличением скорости эл-нов в электрич. поле. Увеличенив выходной мощн. Т. достигается гл. обр. суммированием мощн. от неск. кристаллов. Ограничения выходной мощн. одного кристалла при низких частотах связаны с неоднородностью распределения тепловых и электрич. нагрузок по большому кристаллу,  а при высоких  частотах — с условием малости
кристалла по сравнению с длиной волны в ПП материале.