晶体管的三种基本结构

　　现在我们介绍晶体管的几种基本结构。从工艺角度来分，大致可分为合金管、合金扩散管和台面管。

　　一、合金管

　　合金管是最早使用的晶体管结构。它是在一片N型的单晶两侧分别放置P型材料的小球加温烧结而成。在制造合金晶体管时，作为形成发射区所用的合金球要比作为形成集电区的合金球小。这样，形成的发射结面积就比集电结面积小。这是因为大面积的集电结更容易收集从小面积的发射结发射出来的绝大部分载流子，因而能得到较高的电流放大能力。另一方面，晶体管在工作时，发射结上加的是正向偏压，集电结上加的是反向偏压。反向偏压比正向偏压大得多，而发射极电流和集电极电流几乎相等，因此，结上的功耗比发射结上的功耗大得务、所以集电结必须有尽可能大的面积，以承受大的耗散功率。

　　合金管的优点是工艺和设备筒单、成本低适合于大量生产等。缺点是形成的结面不平整、结深的精度难于控制（也就是基区宽度难于控制），所以合金管的使用频率较低。

　　二、合金扩散管

　　合金扩散管是在合金管的基础上发展起来的一种结构。在一次烧结温度下同时完成合金和扩散两个过程的晶体管称为合金扩散管。它是在一片P型锗片上用杂质锑先预扩散一层极薄的N型层，再在锗片上放上既含有受主杂质又含有施主杂质的合金小球，然后进行烧结。常用的小球是含有铟、镓、锑的合金球。铟、镓是受主杂质，所以在再结晶层形成P型半导体。但是锑的扩散速度比铟、镓快得多，所以在高温下，锑比铟、镓“跑”得快而先形成一层N型扩散层。这样，在烧结温度下同时形成了扩散结和合金结，成为一个PNP的合金扩散管，另一铅锑小球作为基极的欧姆电极。

　　这种结构所形成的发射结，由于是合金结，所以杂质分布是突变的，故称突变结。而集电结是扩散结，所以杂质分布是缓变的，是线性缓变结。控制好烧结温度和时间，可以得到很薄的基区宽度。所以合金扩散法形成的晶体管的使用频率可以做得比合金管高。由于合金扩散管中两个PN结中有一个是合金结，所以仍存在合金结的缺点，要进一步提高晶体管频率，这种结构就难于胜任。

　　三、台面晶体管

　　台面管分扩散台面管和外延台面管两种。扩散台面管是在P型锗片上先扩散一层N型扩散层，然后再在N型扩散层上用真空蒸发金属的方法制成两条金属电极，一条是铝电极，它与扩散层形成PN合金结作为发射结；另一条是金、锑合金电极，它与扩散层形成欧姆接触作为基极，最后进行台面腐蚀。

　　扩散台面管的一个缺点是晶体管的饱和压降太大。这是因为为了提高击穿电压面把集电区的电阻率选得太高的缘故。为了兼顾击穿电压和饱和压降，可以采用外延的方法。外延台面管是在低阻的晶片上生长一层薄的高阻外延层作为集电区，发射区和基区的形成与扩散台面管方法相同。

　　台面管的基区可以做得很薄，发射极和基极的电极是狭长的条形电极，它们靠得很近，集电结电容很小所以台面管的频率特性比合金扩散管好。但是合金结所具有的这种缺点台面管同样存在，所以低频大功率台面管的发射区采用扩散方法制成。