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Schottkytransistor

EIN Schottky-Transistor ist eine Kombination aus a Bipolartransistor und ein Schottky Diode, so geschaltet, dass der überschüssige Eingangsstrom abgeleitet wird, sodass der Transistor nicht in die Sättigung (Sättigung) gelangen kann. Diese Arten von Transistoren werden hauptsächlich in logischen Bipolarschaltungen verwendet, wie z TTL um die Schaltgeschwindigkeit zu erhöhen.

Grundstruktur

Abbildung 1 - Integrierter Schottky-Transistor

Abbildung 1 zeigt die Integration des NPN-Transistors und der Schottky-Diode in ein P-Typ-Siliziumsubstrat Die Integration wird einfach durch Überbrücken des Metallkontakts für die P-Typ-Basiszone erreicht (Base) mit der Kollektorfläche vom N-Typ. Je nach Dotierung des Halbleitermaterials kann eine Metallschicht mit diesem Bereich sowohl einen ohmschen Kontakt als auch einen gleichrichtenden Kontakt bilden. In der Figur stellt dieselbe Metallschicht einen ohmschen Kontakt mit dem Kollektorbereich vom N-Typ und dem Basisbereich vom P-Typ her und einen gleichrichtenden oder Schottky-Diodenkontakt mit dem weniger dotierten Kollektorbereich vom N-Typ. Die durch den Schottky-Kontakt gebildete Potentialbarriere ist bei kleinen Strömen fast halb so groß wie die einer normalen PN-Diode (0,6 bis 0,7 V). Der Durchlassspannungsabfall an der Schottky-Diode liegt daher zwischen 0,25 und 0,4 Volt. Da am Leitungsprozess nur Majoritätsladungsträger beteiligt sind, hat die Schottky-Diode eine sehr kleine Erholungszeit in der Größenordnung von 1 Nanosekunde. Das Symbol für den Schottky-Transistor ist in Abbildung 2 dargestellt.

Grundbetrieb

Abbildung 2 - Symbol
Abbildung 3 - Schaltung bestehend aus a Schottky Diode und Bipolartransistor

In bipolaren Logikschaltungen werden die Transistoren schnell in einen vollständig leitenden (ein oder 1) und nicht leitenden (aus oder 0) Zustand geschaltet. Wenn ein Standard-Bipolartransistor eingeschaltet und tief gesättigt wird, ist der Basisstrom größer als dieser erforderlich, um den Nennkollektorstrom zu halten. Diese zusätzliche Stromsteuerung erzeugt eine Speicherung von Minoritätsladungsträgern in der Basis des Transistors. Diese Ladung verursacht eine zusätzliche Verzögerung, wenn der Transistor ausgeschaltet werden muss. Schließlich muss diese Ladung erst entladen werden, bevor der Transistor in einen nichtleitenden oder gesperrten Zustand gehen kann. Um eine Sättigung des Transistors zu vermeiden, wird eine Schottky-Diode parallel zwischen Basis und Kollektor geschaltet, wie in Abbildung 3 gezeigt. Der Eingangsstrom, der den Transistor in seinem aktiven Zustand antreibt, teilt sich dann in zwei Pfade: einen ersten von der Basis durch die Schottky-Diode zum Kollektor-Emitter-Zweig und eine zweite von der Basis zum Emitter.Wenn der Transistor leitet, kommt eine Spannung von USEIN= 0,6 V über Emitter und Basis. Dieselbe Spannung wird nun auch aus dem Parallelpfad über Schottky-Diode und Kollektor-Emitter entfernt. In Durchlassrichtung liegt somit eine Spannung von Ud= 0,25 V an der Diode und dem restlichen UCE= 0,35 V über dem Kollektor-Emitter-Zweig. Diese letzte Spannung ist zu groß, um den Transistor in die Sättigung zu treiben, da die Kollektor-Emitter-Spannung in der Sättigung auf 0,2 V abfallen kann.

Historisch

Die Verwendung von Dioden, um Transistoren außerhalb der Sättigung zu halten, wurde für diskrete elektronische Schaltungen bereits 1956 von Richard Baker im US-Patent US 3010031 beschrieben. Diese Schaltungen werden Baker-Terminals genannt (Baker-Klemmen) erwähnt. In einer der Konfigurationen a Germaniumdiode verwendet, deren Durchlassspannung geringer war als die einer Siliziumdiode. Die Funktionsweise ist fast die gleiche wie bei einer Schottky-Diode.

1964 wurde James R. Biard, ein Mitarbeiter von employee Texas Instruments, hat ein Patent eingereicht, das die Integration einer Schottky-Diode und eines Bipolartransistors auf einem gemeinsamen Substrat beschreibt. Bevorzugtes Kontaktmetall ist Molybdän benutzt. Die Anzahl der Herstellungsschritte ist gleich der Anzahl, die erforderlich ist, um einen standardmäßigen planaren Bipolartransistor herzustellen.

Externe Links