RU2065642C1 - Биполярный транзистор с изолированным диэлектриком затвором - Google Patents
Биполярный транзистор с изолированным диэлектриком затвором Download PDFInfo
- Publication number
- RU2065642C1 RU2065642C1 RU92013779A RU92013779A RU2065642C1 RU 2065642 C1 RU2065642 C1 RU 2065642C1 RU 92013779 A RU92013779 A RU 92013779A RU 92013779 A RU92013779 A RU 92013779A RU 2065642 C1 RU2065642 C1 RU 2065642C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- collector
- transistor
- emitter
- gate
- conductivity
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Bipolar Integrated Circuits (AREA)
- Bipolar Transistors (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
Abstract
Использование: в микроэлектронике. Сущность: биполярный транзистор с изолированным диэлектриком затвором, содержащий одну или более областей эмиттера, базы, коллектора, истока, стока, электрически соединенных по одноименным областям, и затвор, расположенный над канальной областью, которая соединяется в объеме с другими областями одинакового и противоположного типа проводимости. При этом канальная область и соединенная с ней в объеме другая область одинакового типа проводимости соединены по поверхности невыпрямляющим контактом, который примыкает к слою диэлектрика, изолирующего затвор от канальной области. Все это позволяет увеличить ток коллектора максимальный, уменьшить время переключения и напряжение насыщения коллектор-эмиттер за счет отсутствия паразитных тиристоров и транзисторов, снижения паразитных емкостей и сопротивлений, связанных с названным выше невыпрямляющим контактом. 2 ил.
Description
Изобретение относится к микроэлектронике и касается конструкции биполярных транзисторов с изолированным затвором как в дискретном исполнении, так и в составе интегральных схем.
Известна конструкция биполярного транзистора с изолированным затвором (БТИЗ) [2] отличие которой от известных ранее ДМОП-транзисторов [1] заключается в основном в том, что для создания ДМОП-транзисторов используются одноименные по типу проводимости с подложкой эпитаксиальные пленки, а для создания БТИЗ-транзисторов разноименные по типу проводимости с подложкой эпитаксиальные пленки. Приведенная конструкция БТИЗ-транзистора при ближайшем расстоянии является оригинально упакованной схемой Дарлингтона, состоящей из силового биполярного n-p-n-транзистора и p-канального управляющего ДМОП-транзистора (или p-n-p силового биполярного транзистора и n-канального управляющего ДМОП-транзистора). Обладая достоинствами МДП-транзистора по входным и биполярного транзистора по выходным характеристикам, БТИЗ-транзистор имеет существенный недостаток, а именно наличие в своей конструкции паразитной тиристорной структуры. Наличие паразитного тиристора значительно ограничивает максимальный управляемый ток коллектора БТИЗ-транзисторов.
Известна также конструкция БТИЗ-транзистора, которая получила также название БИМОП-транзистора, в которой более явно проглядывает схема Дарлингтона. В конструкции БИМОП-транзистора на подложке n+- (или p+-) типа с эпитаксиальной пленкой n- (или p-) типа, которые являются коллектором БИМОП-транзистора, создаются области биполярного транзистора: база p- (или n) типа и эмиттер n+- (или p+) типа, а также области ДМОП-транзистора: канальная p- (или n-) типа, примыкающая к базе биполярного транзистора, истоковая область n+- (или p+) типа, выполненная над канальной областью, область стока n-n+- (или p-p+) типа, являющаяся одновременно коллектором биполярного транзистора. При этом база биполярного транзистора и исток ДМОП-транзистора электрически соединены между собой материалом, образующим к ним невыпрямляющий контакт [2] В приведенной конструкции БИМОП-транзистора при наличии достоинств БТИЗ-транзистора и отсутствии паразитной тиристорной структуры все же имеются паразитные биполярные транзисторы (вертикальный параллельно ДМОП-транзистору и горизонтальный параллельно переходу эмиттер-база), которые нарушают оптимальные режимы БИМОП-транзистора при высоких токах коллектора и в режиме выключения.
Технический результат, достигаемый при реализации заявленного изобретения, состоит в улучшении характеристик переключения: увеличении тока коллектора максимального, уменьшении времени переключения, уменьшении напряжения насыщения коллектор-эмиттер за счет отсутствия паразитных тиристоров и транзисторов, снижения паразитных емкостей затвора и сопротивлений областей истока или стока МДП-транзистора.
Технический результат достигается тем, что БТИЗ- (и БИМОП-) транзисторы содержат одну или более области, эмиттер, базу, коллектор, исток, сток и затвор, расположенный над канальной областью, при этом роль n+- (или p+) истока ДМОП-транзистора выполняет материал, образующий невыпрямляющий контакт к полупроводнику канальной области p- (или n-) типа (этот контакт является стоком или истоком). При этом затвор, расположенный над канальной областью, не изменяет своих функций.
Конструкция БТИЗ- (БИМОП-) транзисторов поясняется чертежами.
На фиг. 1а, б и 2а,б 1 эмиттер, 2 база, 3 коллектор, 4 затвор, 5 - канальные области, 6 невыпрямляющие контакты к коллектору, эмиттеру, 7 - диэлектрик, 8 исток, 9 сток. Выводы и соединения электродов показаны условно.
Рассмотрим работу БТИЗ-транзистора, изображенного на фиг.1а. При подключении к области эмиттера и коллектора напряжения в полярности "+" и "-" соответственно ниже Uпроб. кэо (пробивное напряжение коллектор-эмиттер с оборванной базой), а к затвору относительно коллектора напряжения ниже порогового для n-канала БТИЗ закрыт по полевой и биполярной частям. При приложении к затвору положительного относительно коллектора напряжения, превышающего пороговое, в канальной p-области образуется n-канал, через который коллекторное напряжение подключается к переходу эмиттер-база в прямом направлении, в результате чего эмиттер начинает инжектировать дырки в базу, захватываемые в дальнейшем полем коллектора, т.е. БТИЗ-транзистор открывается по полевой и биполярной частям. При увеличении напряжения затвор-коллектор канал приоткрывается и соответственно увеличивается ток инжекции эмиттера и ток коллектора. Максимальное значение тока коллектора ограничивается только конкретной конструкцией БТИЗ-транзистора и теплоотвода, а не паразитным тиристором, так как в предлагаемой конструкции он отсутствует.
Принцип действия БИМОП-транзистора по фиг.2а во многом схож с описанным выше. При подключении к областям эмиттера и коллектора напряжения в полярности "+" "-" соответственно ниже U проб кэо, а к затвору отрицательного относительно эмиттера напряжения по модулю ниже порогового, БИМОП-транзистор закрыт по полевой и биполярной частям. При приложении к затвору отрицательного относительно эмиттера напряжения, превышающего по модулю пороговое напряжение, в канальной n-области образуется p-канал, через который коллекторное напряжение подключается к переходу эмиттер-база в прямом направлении, в результате чего эмиттер начинает инжектировать дырки в базу и биполярная часть БИМОП-транзистора открывается. При дальнейшем увеличении по модулю отрицательного напряжения на затворе у БИМОП-транзистора произойдет соответствующее увеличение тока коллектора, ограничиваемое только конкретной конструкцией БИМОП-транзистора и теплоотводом, а не паразитными транзисторами, которые в предлагаемой конструкции отсутствуют. Работа транзисторов по фиг. 1б и 2б отличается от приведенных на фиг.1а и 2а только полярностью приложенных напряжений и типом носителей.
Вольт-амперные характеристики предлагаемых БТИЗ (БИМОП)-транзисторов принципиально не отличаются от описанных в [1] кроме увеличения области работоспособности по максимальному току коллектора для предлагаемых конструкций с соответствующим увеличением переключаемой мощности.
Источники информации, принятые во внимание при составлении описания
1. А. Блихер. Физика силовых биполярных и полевых транзисторов. Л. "Энергоиздат", 1986, с. 179.
1. А. Блихер. Физика силовых биполярных и полевых транзисторов. Л. "Энергоиздат", 1986, с. 179.
2. Патент США N4990975, кл. Н01L 29/10, 1991.
Claims (1)
- Биполярный транзистор с изолированным диэлектриком затвором, содержащий одну или более областей эмиттера, базы, коллектора, истока, стока, электрически соединенных по одноименным областям, и затвор, расположенный над канальной областью, которая соединяется в объеме с другими областями одинакового и противоположного типа проводимости, отличающийся тем, что канальная область и соединенная с ней в объеме другая область одинакового типа проводимости соединены по поверхности невыпрямляющим контактом, который примыкает к слою диэлектрика, изолирующего затвор от канальной области.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU92013779A RU2065642C1 (ru) | 1992-12-23 | 1992-12-23 | Биполярный транзистор с изолированным диэлектриком затвором |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU92013779A RU2065642C1 (ru) | 1992-12-23 | 1992-12-23 | Биполярный транзистор с изолированным диэлектриком затвором |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU92013779A RU92013779A (ru) | 1996-02-20 |
RU2065642C1 true RU2065642C1 (ru) | 1996-08-20 |
Family
ID=20134123
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU92013779A RU2065642C1 (ru) | 1992-12-23 | 1992-12-23 | Биполярный транзистор с изолированным диэлектриком затвором |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2065642C1 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2571175C2 (ru) * | 2011-09-28 | 2015-12-20 | Тойота Дзидося Кабусики Кайся | Биполярный транзистор с изолированным затвором (igbt) и способ его изготовления |
RU2585880C1 (ru) * | 2015-05-14 | 2016-06-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Интегральная схема силового биполярно-полевого транзистора |
RU172820U1 (ru) * | 2017-03-29 | 2017-07-25 | Закрытое акционерное общество "ГРУППА КРЕМНИЙ ЭЛ" | Биполярный транзистор |
RU2804506C1 (ru) * | 2023-05-25 | 2023-10-02 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ") | Способ изготовления латерального биполярного транзистора с изолированным затвором на структуре "кремний на изоляторе" |
-
1992
- 1992-12-23 RU RU92013779A patent/RU2065642C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Блихер А. Физика силовых биполярных и полевых транзисторов. - Л.: Энергоиздат, 1986, с. 179. 2. Патент США N 4990978, кл. Н 01 L 29/10, 1991. * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2571175C2 (ru) * | 2011-09-28 | 2015-12-20 | Тойота Дзидося Кабусики Кайся | Биполярный транзистор с изолированным затвором (igbt) и способ его изготовления |
RU2585880C1 (ru) * | 2015-05-14 | 2016-06-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Интегральная схема силового биполярно-полевого транзистора |
RU172820U1 (ru) * | 2017-03-29 | 2017-07-25 | Закрытое акционерное общество "ГРУППА КРЕМНИЙ ЭЛ" | Биполярный транзистор |
RU2804506C1 (ru) * | 2023-05-25 | 2023-10-02 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ") | Способ изготовления латерального биполярного транзистора с изолированным затвором на структуре "кремний на изоляторе" |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR0123875B1 (ko) | 통합형 전력 스위치 구조체 | |
US5396087A (en) | Insulated gate bipolar transistor with reduced susceptibility to parasitic latch-up | |
JP3262579B2 (ja) | 金属酸化物半導体電界効果型トランジスタ回路 | |
US5072268A (en) | MOS gated bipolar transistor | |
US5631483A (en) | Power device integrated structure with low saturation voltage | |
US5444272A (en) | Three-terminal thyristor with single MOS-gate controlled characteristics | |
JPH0439770B2 (ru) | ||
JPH08172181A (ja) | 双方向サイリスタ | |
US5623151A (en) | MOS-gated power semiconductor devices with conductivity modulation by positive feedback mechanism | |
US5585650A (en) | Semiconductor bidirectional switch and method of driving the same | |
US5294816A (en) | Unit cell arrangement for emitter switched thyristor with base resistance control | |
US5144401A (en) | Turn-on/off driving technique for insulated gate thyristor | |
US5608238A (en) | Semiconductor device having two insulated gates and capable of thyristor function and method for operating the same | |
US5659185A (en) | Insulated Gate thyristor | |
JP3125567B2 (ja) | 絶縁ゲート型サイリスタ | |
US6111278A (en) | Power semiconductor devices having discontinuous emitter regions therein for inhibiting parasitic thyristor latch-up | |
RU2065642C1 (ru) | Биполярный транзистор с изолированным диэлектриком затвором | |
US5856683A (en) | MOS-controlled thyristor using a source cathode elecrode as the gate electrode of a MOSFET element | |
US5293054A (en) | Emitter switched thyristor without parasitic thyristor latch-up susceptibility | |
US5757036A (en) | Semiconductor device with improved turn-off capability | |
US5744830A (en) | Semiconductor device | |
JPH05315618A (ja) | 絶縁ゲート型半導体装置 | |
JPS63209169A (ja) | 絶縁ゲ−ト型サイリスタ | |
Parthasarathy et al. | Theoretical and experimental investigation of 500 V p-and n-channel VDMOS-LIGBT transistors | |
JPH05299639A (ja) | 縦型構造のmos制御サイリスタ |