Le transistor bipolaire

Introduction

L'effet transistor

Le transistor en régime statique.

Le transistor en régime dynamique

Le transistor en commutation

Conclusions Exercices


Le transistor bipolaire - 3.1 Introduction.

3.1.4 Fabrication.

Transistor NPN intégré

Il est construit sur un substrat P, tous les transistors, réalisés sur la même " puce ", sont  tous isolés les uns des autres par des jonctions  PN bloquées. Très schématiquement, les différentes étapes peuvent se résumer de la façon suivante :

Coupe transistor NPN

Coupe d'un transistor NPN intégré.

création d'une zone fortement dopée N+ appelé "collecteur enterré " ou encore "semelle de collecteur" pour diminuer la résistance entre le contact de collecteur et la jonction base-collecteur.

dépôt par épitaxie d'une couche "N" .

diffusion N+ pour obtenir l'accès à la semelle de collecteur.

diffusion P  pour former la base.

diffusion N+ pour former l'émetteur.

réalisation de caissons isolants (SiO2) pour isoler les transistors les uns des autres.


profil dopage transistor NPN
Profil de dopage d'un transistor NPN.

la figure ci-contre représente le profil des densités d'impuretés (profil de dopage) en fonction de la profondeur à partir de la surface du transistor.

le profil des impuretés diffusées (semelle collecteur, base, émetteur) est approximativement gaussien.

la jonction métallurgique base-collecteur se trouve a l'intersection de la courbe du profil de diffusion des impuretés P avec celui de la couche épitaxiée N.

la jonction métallurgique émetteur-base se trouve à l'intersection des profil de dopage P de la base avec le profil N+ de l'émetteur.

Généralement, il découle du processus de fabrication que la base est plus dopée que le collecteur et que l'émetteur est plus dopé que la base.

3.1.5 Modèle du "transistor filamentaire"

Nous allons considérer un transistor NPN de surface unité et l'épaisseur de la base est beaucoup plus faible que la longueur de diffusion des porteurs  injectés.

profil de dopage du transistor NPN idéalisé.

dans le cadre d'une analyse simple, nous allons poser les hypothèses suivantes :
  • l'étude est unidimensionnelle (axe Ox).
  • les différentes régions sont uniformément dopées.
  • les jonctions sont abruptes et planes.
  • faible injection (pas de variation des densités des porteurs majoritaires.)
  • l'émetteur, la base et le collecteurs sont de même surface.
  • l'accès à la base peut se faire latéralement.

Ces hypothèses mènent à un modèle appelé transistor filamentaire.

Notations utilisées

NDE : densité des donneurs de l'émetteur.
NAB : densité des accepteurs de la base.
NDC : densité des donneurs du collecteur.

WE : épaisseur de l'émetteur : distance du contact d'émetteur à la jonction métallurgique émetteur-base.
WB : épaisseur de la base : distance entre la jonction métallurgique émetteur-base et la jonction métallurgique collecteur-base.

nE, pE : densité des porteurs négatifs et positifs dans l'émetteur.
nB, pB : densité des porteurs négatifs et positifs dans la base.
nC, pC : desnité des porteurs négatifs et positifs dans le collecteur.

nB : durée de vie des porteurs négatifs dans la base.
DpB : coefficient de diffusion des porteurs positifs dans la base.
........

Règle de notation : les paramètres ont 2 indices, le premier concerne le type des porteurs (n ou p), le second la région considérée (Emetteur,Base, Collecteur)

modèle du transistor filamentaire


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Dernière mise à jour : le 29 mars, 2004 Auteur : Bernard BOITTIAUX