Schaltungstechnik

5.1 Eigenschaften und Kennlinien von Bip.-Transistoren 265
Der Bipolartransistor wird auf einer ca. 0,3mm dicken Si-Scheibe gefertigt. Dazu
benötigt man Strukturierungs- und Dotierungsprozesse (z.B. Diffusionsprozesse)
zur Herstellung und Dotierung der Basiszone und der darin eingelagerten Emitterzone.
Komplexer stellt sich der Aufbau in planarer Technik dar (Bild 5.1-10), wenn
der Transistor von seiner Umgebung isoliert werden soll. Dazu müssen zusätzlich
zur Isolation des Transistorelements beitragende gesperrte pn-Übergänge vorgesehen
werden, die eine Sperrschichtkapazität C CS aufweisen. Die Bahnwiderstände
r ex und r cx können in der Regel vernachlässigt werden.
Isolationsrahmen
p
Kollektor
n +
n
n
p
+
rb Cje rex Cje Ccs rcx3 Cc n
rcx1 C
Injektions c
Strom
r cx2
p
Basis
Buried Layer
Substrat
Emitter
Bild 5.1-10: Physikalischer Aufbau eines planaren npn-Bipolartransistors mit isolierenden
pn-Übergängen für integrierte Anwendungen
Transistoreffekt: Die aktive Zone des Transistors zeigt modellhaft stark vereinfacht
Bild 5.1-11 in einer linearen (nur von x abhängigen) Darstellung. An der
Grenzschicht zwischen Emitter und Basis (bei x = 0) gelangen aufgrund der
Flussspannung an der Emitter-Basis Diode Elektronen in die Basiszone (Elektronendichte
an der Grenzschicht: np(0) gesteuert durch UB’E). Die Ladungen der
Elektronen Qe in der Basiszone bilden ein „Ladungsdreieck“, da bei x = wB die
Elektronendichte im Normalbetrieb gleich Null ist. Ursache für die Abnahme der
Elektronendichte ist: Elektronen bei x = wB gelangen in den Einflussbereich der in
der gesperrten Kollektor-Basis Raumladungszone vorherrschenden Feldstärke und
werden daher zum niedrigeren Energieniveau (verursacht durch die Sperrspannung
UCB) der Kollektorzone hin „abgesaugt“. Dieser Effekt begründet mit dem Injektionsstrom
A
IEden eigentlichen Transistoreffekt. Voraussetzung des Transistoreffekts
ist eine hinreichend kleine Basisweite wB und eine geringe Dotierung der
Basiszone. Damit wird die Rekombinationsrate in der Basiszone klein gehalten.
Der überwiegende Teil der vom Emitter emittierten Elektronen gelangt in den Ein-
n +
Isolationsrahmen
p
C cs