Transistor lưỡng cực có mối nối

 

Cấu tạo bóng bán dẫn

Bóng bán dẫn được sử dụng để khuếch đại hoặc chuyển đổi tín hiệu điện tử. Chủ yếu có hai loại bóng bán dẫn:

• Bóng bán dẫn kết nối 
• Điểm tiếp xúc bóng bán dẫn

Các bóng bán dẫn kết nối thường được sử dụng vì kích thước nhỏ và độ chắc chắn của chúng. Các bóng bán dẫn tiếp giáp lại được phân loại thành hai loại:

• Bóng bán dẫn NPN
• Bóng bán dẫn PNP

Cả hai bóng bán dẫn npn và pnp đều có ba thiết bị đầu cuối: chúng là cực phát, cực gốc và cực thu.

Bóng bán dẫn có thể được cấu tạo bằng cách sử dụng một trong năm kỹ thuật cơ bản. Dựa trên các kỹ thuật này, chúng được phân loại thành:

• Bóng bán dẫn tiếp giáp phát triển
• Bóng bán dẫn mối nối hợp kim
• Bóng bán dẫn tiếp giáp khuếch tán
• Bóng bán dẫn đường giao nhau giữa các trục
• Điểm tiếp xúc bóng bán dẫn

Bóng bán dẫn tiếp giáp phát triển

Bóng bán dẫn tiếp giáp lớn được phát triển vào ngày 23 tháng 6 năm 1948, bởi William Shockley. Nó được phát triển sáu tháng sau bóng bán dẫn tiếp xúc điểm lưỡng cực đầu tiên.

Kỹ thuật Czochralski được sử dụng để tạo ra hai điểm tiếp giáp pn của một bóng bán dẫn tiếp giáp đã phát triển.

Bóng bán dẫn tiếp giáp tăng trưởng NPN được tạo thành từ một tinh thể đơn của vật liệu bán dẫn (silicon hoặc germani). Nồng độ tạp chất của vật liệu bán dẫn này được thay đổi trong quá trình vẽ tinh thể bằng cách thêm các nguyên tử loại n hoặc loại p theo yêu cầu.

Bóng bán dẫn mối nối hợp kim

Bóng bán dẫn hợp kim hoặc bóng bán dẫn tiếp giáp hợp kim là một BJT germanium (bóng bán dẫn tiếp giáp lưỡng cực) được phát triển tại General Electric và RCA vào năm 1951 như một sự cải tiến so với bóng bán dẫn tiếp giáp đã phát triển trước đó. Kỹ thuật nối hợp kim còn được gọi là kỹ thuật hợp kim.

Bóng bán dẫn tiếp giáp hợp kim được tạo thành từ một tấm mỏng bằng vật liệu gecmani loại n tạo thành đế, với hai chấm indium (nguyên tử nhận) được gắn vào các mặt đối diện của vật liệu loại n.

Toàn bộ cấu trúc được nâng lên nhiệt độ cao, trên điểm nóng chảy của indium nhưng thấp hơn điểm của germani.

Một phần nhỏ của indium hòa tan và đi vào lớp mỏng của vật liệu loại n . Do đó, vật liệu loại p được tạo ra ở hai mặt của tấm wafer loại n.

Vật liệu loại p trên là chất phát, vật liệu loại p dưới là bộ thu và vật liệu loại n mỏng ở giữa là đế.

Bộ thu (vật liệu loại p dưới) được làm lớn hơn bộ phát (vật liệu loại p trên) để chịu được dòng điện lớn .

Bóng bán dẫn tiếp giáp khuếch tán

Bóng bán dẫn tiếp giáp khuếch tán được phát triển bởi Phòng thí nghiệm Bell vào năm 1954.

Bóng bán dẫn tiếp giáp khuếch tán là một bóng bán dẫn được hình thành khi tấm silicon loại n được gọi là chất nền tiếp xúc với các tạp chất khí loại p và loại n.

Khuếch tán là quá trình các hạt mang điện di chuyển từ vùng có nồng độ cao hơn sang vùng có nồng độ thấp hơn. Các bóng bán dẫn tiếp giáp khuếch tán sử dụng kỹ thuật khuếch tán này để tạo thành bóng bán dẫn.

Trong kỹ thuật này, một chất nền loại n được đặt trong các tạp chất nhận dạng khí và được nung nóng. Các tạp chất của chất nhận khuếch tán vào chất nền loại n (chất thu nhận) để tạo thành lớp loại p (chất nền) trên nó.

Do đó, một lớp loại p (cơ sở) được tạo ra trên lớp loại n (bộ thu).

Toàn bộ hệ thống tiếp xúc với các tạp chất khí và được đốt nóng lại. Các tạp chất cho khuếch tán vào lớp loại p (cơ sở) để tạo thành một lớp loại n (chất phát) trên đó.

Do đó, một lớp loại n (emitter) được tạo ra trên lớp loại p (cơ sở).

Cuối cùng, một lớp silicon dioxide mỏng được tăng trưởng trên toàn bộ bề mặt và được xử lý quang học, để các tiếp điểm nhôm có thể được tạo ra cho bộ phát và dây dẫn cơ sở.

Bóng bán dẫn đường giao nhau giữa các trục

Thuật ngữ Epitaxy là một từ Hy Lạp bao gồm hai phần, đó là 'epi' có nghĩa là 'trên' và 'taxy' có nghĩa là 'sắp xếp theo thứ tự'. Do đó, Epitaxy đề cập đến sự sắp xếp có trật tự trên một số vật liệu.

Trong kỹ thuật này, một lớp rất mỏng của chất bán dẫn loại p hoặc chất bán dẫn loại n được trồng trên một chất nền được pha tạp nhiều của cùng một loại vật liệu.  Nếu chất nền là loại n, một lớp bán dẫn mỏng loại n được trồng trên chất nền. Theo cách tương tự, nếu chất nền là loại p, một lớp bán dẫn loại p mỏng được trồng trên chất nền.

Lớp bán dẫn loại n hoặc loại p đơn này tạo thành bộ thu mà trên đó các vùng gốc và vùng phát có thể được khuếch tán.

Các kỹ thuật biểu mô được sử dụng phổ biến nhất là các loại bóng bán dẫn khuếch tán phát triển, loại hợp kim khuếch tán và bóng bán dẫn cơ sở loại bóng bán dẫn cơ sở loại cực phát hợp kim.

Điểm tiếp xúc bóng bán dẫn

Bóng bán dẫn tiếp xúc điểm là loại bóng bán dẫn đầu tiên từng được chế tạo. Nó được phát triển bởi Walter Brattain, John Bardeen và William Shockley tại Phòng thí nghiệm Bell vào tháng 12 năm 1947.

Bóng bán dẫn tiếp xúc điểm bao gồm một khối chất bán dẫn Germanium, với hai tiếp điểm vàng cách nhau rất gần được giữ cố định bằng một lò xo. Một dải lá vàng nhỏ được gắn trên điểm của một hình tam giác bằng nhựa. 

Vật liệu gecmani thừa electron. Khi một tín hiệu điện đi qua lá vàng, nó sẽ đưa các lỗ vào gecmani loại n. Điều này tạo ra một lớp bán dẫn loại p mỏng trên lớp bán dẫn loại n.

Một dòng điện nhỏ đặt vào một trong hai tiếp điểm có ảnh hưởng đến dòng điện giữa tiếp điểm kia và đế mà khối germani được gắn trên đó.

Một sự thay đổi nhỏ trong dòng điện tiếp xúc đầu tiên gây ra sự thay đổi lớn hơn trong dòng điện tiếp xúc thứ hai. Do đó, nó hoạt động như một bộ khuếch đại.

Tiếp điểm đầu tiên là bộ phát và tiếp điểm thứ hai là bộ thu. Đầu cuối đầu vào dòng điện thấp là bộ phát trong khi các đầu cuối đầu ra dòng cao là chân đế và bộ thu.