35
Транзистор (шалаөткізгішті триод) — электр тербелістерін өндіруге
жəне түрлендіруге арналған шалаөткізгішті монокристалл негізіндегі қатты
денелі электронды құрылғы. Оны 1948 ж. У. Шокли, У. Браттейн жəне Дж.
Бардин (1956 ж. Нобель сыйлығы) жасап шығарды. Транзисторларды
жасауға арналған шалаөткізгішті материалдар ретінде германийді
қолданған, ал қазіргі кезде – көбінесе кремний (кейде галий арсениды)
қолданылады.
Транзисторлар екі негізгі классқа бөлінеді: униполярлы жəне бипо-
лярлы.
Униполярлы (өрістік) транзисторларда кристалл бойымен ток өтуі бір
ғана таңбалы заряд тасушыларға – электрондарға (п) немесе «кемтіктерге»
(р) негізделген.
Физикалық құрылымы жəне жұмыс істеу механизмі бойынша өрістік
транзисторлар шартты түрде басқарылатын затворлы өрістік транзисторлар
жəне оқшауланған затвордан басқаруға ие өрістік транзисторлар – МДШ
(металл-диэлектрик-шалаөткізгіш) транзисторлары болып бөлінеді.
Диэлектрик ретінде кеңінен кремний тотығын қолданады (осыдан МТШ-
транзистор атауы шыққан).
МТШ-транзисторлар екі өткізгіштік түрімен ажыратылады: p-типті жəне
п-типті. р-типті каналмен өрістік транзистор истокқа қатысты затвордағы
кернеу теріс болған кезде ашылады, п-типті каналмен – оң кернеу кезінде.
Өрістік транзисторлардың графикалық белгіленуі 1.13-суретте кел-
тірілген.
Өрістік транзистор өзекті элемент (ауыстырып қосудың шектік кер-
неуіне ие) болып табылады, бұл сандық сұлбаларды құрастыру үшін өте
маңызды. МТШ-транзисторлары кристал бетінің өте аз ауданын алады, ал
дайындаудың салыстырмалы қарапайымдылығы жəне құрастырудың
сұлбалық артықшылықтары олардың үлкен интегралды сұлбаларда жəне
аса үлкен интегралды сұлбаларда айрықша қолданылуын анықтады.
Биполярлы транзисторларда (немесе жай — транзисторларда) кристалл
арқылы тоқтың өтуі екі таңбалы да заряд тасушылардың қозғалысына
негізделген. Мұндай транзистор əртүрлі өткізгіштікті: кемтікті (р) жəне
электронды (п) үш аймақ пайда болған монокристалды шалаөткізгішті
пластина түрінде болады. Олардың кезектесу ретіне қарай транзисторлар р-
п-р типті жəне п-р-п типті бола алады (1.14-сурет). Ортаңғы аймақ база деп,
қалған екеуі – эмиттер жəне коллектр деп аталады.
Биполярлы транзисторлар кіріс база тоғымен,ал өрістік – затворға
берілетін кіріс кернеумен басқарылады.
Екінші буында ЭЕМ-да транзисторлармен бірге гистерезис –
тікбұрышты формаға жақын сызықты емес магниттелу қисығымен ілмегі
бар фериттік сақиналы біліктер кеңінен қолданылған.
36
1.13
-сурет. Өрістік транзисторлардың графикалық белгі-
ленуі:
а — n және р каналдарына ие басқарушы затворлы өрістік транзистор;
б — n және р каналдарына ие оқшауланған затворлы өрістік
транзистор; З — затвор; С — сток; И — исток; П — төсем
Ферриттер — металл емес қатты магнитты материалдар (ферро-
магнетиктер) — темір оксидымен кейбір металдар оксидтерінің химиялық
қосылуы. Ферритті сақиналы біліктер екі магниттелу жағдайының біреуін
тұрақты сақтайды, оларды нөлдік жəне бірлік ақпараттармен теңдестіруге
болады.
Ферритті біліктер ЭЕМ-де ерікті адрес бойынша шақыртуы бар
оперативті жады ретінде жəне феррит-диодты жəне ферриттранзисторлы
ұяшықтардан жасалған логикалық элементтер ретінде қолданылған.
Феррит-диодты ұяшықтар ЭЕМ-да 1950-ші жж. қолданылған, ал 1960-ші
жж. олар одан да жетілдірілген, өз кезегінде интегралды электроникамен
алмастырылған феррит-транзисторлы ұяшықтармен алмастырылғын.
Жартылай өткізгішті технологияның дамуы бір шалаөткізгіш
кристалында ондаған мыңдық транзисторлардан тұратын электронды
құрылғыларды жасауға мүмкіндік берді. «Интегралды сұлба» (ИС) деген
атауды алған мұндай құрылғылар үшінші буынды ЭЕМ аппараттық
базасының негізі болды.
Алғашқы монолитты интегралды шала өткізгішті микросұлбаны 1958 ж.
Дж. С. Килби (2000 ж. Нобель сыйлығының лауреаты) жасап шығарған.
1.14-сурет.
Биполярлы
транзисторлардың
графикалық белгіленуі:
а — p — n — p-типті тран-
зистор; б — n —p — n - типті
транзистор; Э — эмиттер; К
— коллектор; Б — база
37
ИС қолданысына көшу «микроэлектроника» атауын алған азгабаритты
жəне сенімді радиоэлектронды аппаратураны құрастыру мен өндірудің
жаңа бағытын анықтады.
Микроэлектроника — бұл шағын интегралды орындаудағы функ-
ционалды электронды түйіндер, блоктар мен құрылғыларды жасаумен
айналысатын электроника аймағы. Шалаөткізгіштер физикасы аймағының
жетістіктерін пайдаланып микроэлектроника микрошағын транзистор-
лардың үлкен санын бір технологиялық үрдіске конструктивті бірігуін
қамтамасыз етеді.
Мұндай үрдіс «планарлы» деген атау алған. Ол сəйкес шарттарда
технологиялық үрдістердің белгілі бір кезегімен бір уақытта дайындалатын
функционалды біртипті түйіндердің үлкен санын орналастыру үшін
шалаөткізгішті материалдан (монокристаллды кремнийден) тұратын
пластина түріндегі бастапқы дайындама қолданысын болжайды (1.15-
сурет).
Үрдіс келесі технологиялық үрдістердің регламенттелген орындалуына
негізделеді: кремний пластиналарын дайындау, эпитаксия, диэлектрлік
қабаттарды жасау, p-n өткелдерін қалыптастыру, литография, улау,
металдау, бақылау, микросұлба денесін жинау жəне оның герметизациясы.
Технологиялық үрдіс монокристалды кремнийдің металлургиялық
құймасын алудан басталады. Содан соң оның механикалық өңделуі жүзеге
асырылады: пластиналарды алмаз аралармен кесу, оларды тегістеу жəне
жылтырлату. Улаған соң балқытқыш, азотты жəне сірке қышқылдарының
қоспаларында кезекті шаюмен диаметрі 15...40 см, қалыңдығы 0,50...0,65
мм болатын кремнийлі жылтыратылған пластиналар алынады.
1.15
-сурет. ИС-ны дайындаудың планарлы үрдісі:
1 — кремний пластинасы; 2 — бірдей функционалды түйіндер массиві;
3 — ИС монокристалы; 4 — корпустағы интегралды микросұлба
Достарыңызбен бөлісу: |
