【模电】集成双极型管_集成单极型管

集成双极型管

NPN型管

  在制造集成电路时，需将各个元件相互绝缘。利用PN结反向偏置时电阻很大的特点，把各元件所在N区或P区四周用PN结包围起来，便可使它们互相绝缘，称这个N区或P区为隔离岛。在基片上经过氧化、光刻、腐蚀、扩散、外延至氧化等重复过程，即可制造出隔离岛。下图所示为集成电路制造过程中的剖面，中间的N区为隔离岛，它的两侧$P^{+}$区为隔离槽。

  利用上述的工艺过程在隔离岛中首先职责出基区，然后制造发射区和集电区，最后制造各极引出窗口，就成为NPN型管，如下图所示。

PNP型管

  PNP型管有衬底PNP管和横向PNP管，其结构如下图所示，衬底PNP管以隔离槽为集电极，是纵向管，即载流子从发射区沿纵向向集电区运动。由于可以准确控制基区的厚度，所以$\beta$值较大。但由于隔离槽只能接在整个电路电位最低端，所以应用的局限性很大。

  横向PNP管的载流子从发射区沿水平方向向集电区运动，故称横向管。由于制造工艺所限，基区较厚，所以$\beta$值很小，仅为2 ~ 20倍。但其发射结和集电结耐压较高，因而可利用横向PNP管和纵向NPN管复合而成既有足够大的电流放大系数又耐压较高的管子，从而构成各方面性能俱佳的放大电路。

其他类型晶体管

  在制造NPN型管时，若做多个发射区，则得到发射极管，其结构与符号如下图所示。这种管子广泛用于集成数字电路。

  在制作横向PNP型管时，若作多个集电区，则得到多集电极管，各集电极电流之比决定于对应的集电区面积之比，其结构与符号如下图所示。这种管子多用于集成放大电路中的电流源电路。

  集成电路中普通NPN型管的基区宽度为0.5 ~ 1um，若将基区做得很薄，厚度只有0.1 ~ 0.2um，则得到超$\beta$晶体管。它的基极电流很小(如小于10nA)时，$\beta$可达上千倍，但其反向击穿电压很低，为$U(BR)CBO$ 10 ~ 20V，为$U(BR)CEO$ 5 ~10V，这种管子常用于高精度集成放大电路的输入极。

集成单极型管

  集成MOS管的结构与分离元件MOS的结构完全相同，这里不在赘述。在集成MOS电路中，常采用N沟道MOS管与P沟道MOS管组成的互补电路(简称CMOS电路)，其结果与电路如下图所示。电路功耗小、工作电源电压范围宽、输入电流非常小、连接方便，是目前应用广泛的集成电路之一。