DE2625989A1 - Halbleiterelement - Google Patents

Halbleiterelement

Info

Publication number
DE2625989A1
DE2625989A1 DE19762625989 DE2625989A DE2625989A1 DE 2625989 A1 DE2625989 A1 DE 2625989A1 DE 19762625989 DE19762625989 DE 19762625989 DE 2625989 A DE2625989 A DE 2625989A DE 2625989 A1 DE2625989 A1 DE 2625989A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
emitter
transistor
individual
individual transistors
transistors
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19762625989
Other languages
English (en)
Inventor
Sergio Dr Ing Palara
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
STMicroelectronics SRL
Original Assignee
ATES Componenti Elettronici SpA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ATES Componenti Elettronici SpA filed Critical ATES Componenti Elettronici SpA
Publication of DE2625989A1 publication Critical patent/DE2625989A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/41Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/417Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions carrying the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/41708Emitter or collector electrodes for bipolar transistors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/04Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/08Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind
    • H01L27/082Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including bipolar components only
    • H01L27/0823Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including bipolar components only including vertical bipolar transistors only
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/70Bipolar devices
    • H01L29/72Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
    • H01L29/73Bipolar junction transistors
    • H01L29/7302Bipolar junction transistors structurally associated with other devices
    • H01L29/7304Bipolar junction transistors structurally associated with other devices the device being a resistive element, e.g. ballasting resistor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Bipolar Transistors (AREA)
  • Bipolar Integrated Circuits (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Description

PATENTANWÄLTE
Dr. phil. G. B. HAGEN
Dipl.-Phys. W. KALKOFF
MÜNChin >i (Soiln)
Franz-Hals-Straße 21
Tel. (089)796213,795431
ACE 3601 München, 9. Juni 1976
K./ek
SGS-ATES Componenti
Elettronici S.p.A.
Via C. Olivetti 2
20041 Agrate Brianza (Milano)
Italien
Halbleiterelement
Priorität; 10. Juni 1975; Italien; Nr. 24160A/75
Die Erfindung bezieht sich auf ein Halbleiterelement mit mindestens einem Hochleistungstransistor vom Epitaxial-Planar-Typ.
Bekanntlich sind die wesentlichen Anforderungen an einen guten Hochleistungstransistor die folgenden:
a) höhere Stromverstärkung auch bei hohen Stromwerten
b) niedrige Sättigungsspannung
c) keine sekundären Durchbrucherscheinungen
d) kleinstmögliche Größe.
Um der Anforderung zu Punkt a) zu genügen, muß bekannterweise der Transistor so ausgelegt werden, daß sein Emitterbereich so groß wie möglich ist und daß die Stromdichte des Emitters unter dem Emitter selbst bei jedem Stromwert gleichmäßig verteilt ist.
609851/0859
Bayerische Vereinsbank 823101 Postscheck 54782-809
Um gemäß Punkt b) die Sättigungsspannung möglichst gering zu halten, die wesentlich vom Kollektorserienwiderstand abhängt, muß man verschiedene Maßnahmen vorsehen, nämlich u.a. die Konzipierung von untereinander verbundenen Kollektorstrukturen zur Verringerung des Weges des Stromes durch Emitter und Kollektor.
Bezüglich der sekundären Brucherscheinungen gemäß Punkt c) besteht eine Lösung, die besonders bei aus verschiedenen parallelgeschalteten Einzeltransistoren bestehenden Hochleistungstransistoren angewendet wird, darin, daß die Emitter mit Widerständen in Reihe geschaltet werden, die die Ströme ausgleichen.
Um schließlich gemäß Punkt d) die Gesamtgröße des Halbleiterelements so gering wie möglich zu halten, muß der Transistor so ausgelegt werden," daß alle Bestandteile in optimaler Weise aktiviert v/erden.
Eine bekannte Lösung für den Bau eines Transistors mit einem großen Emitterbereich und einer gleichmäßigen Stromdichte des Emitters besteht darin, daß man auf dem gleichen Halbleiterplättchen mit den herkömmlichen Photoätz- und Diffusionstechniken gleichzeitig viele Einzeltransistoren baut und sie dann durch geeignete Metallisierungs-Streifenmuster parallelschaltet. Eine bekannte Maßnahme zur Erzielung einer besseren Kompaktheit des Gesamttransistors und auch zur Verringerung der Länge der Metallstreifen und somit der relativen Widerstände, die sich negativ auf die gleichmäßige Verteilung des Emitterstromes auswirken, besteht darin, die Einzeltransistoren in zwei oder mehreren parallelen Gruppen anzuordnen.
609851/0859
Um bestmögliche Ergebnisse sowohl im Hinblick auf die Verstärkung als auch auf die optimale Raumnutzung zu erhalten, muß natürlich jeder einzelne Transistor unter Berücksichtigung der oben genannten Anforderungen ausgelegt werden. So hat ein Transistor bekannten Typs, der die Notwendigkeit berücksichtigt, die Sättigungsspannung auf ein Mindestmaß zu reduzieren und die Ströme auszugleichen, einen Emitterbereich, der sich zusammensetzt aus einer Kontaktzone und zwei aktiven Zonen, von denen jede durch einen verengten Abschnitt des Emitterbereichs mit der Kontaktzone verbunden ist. Dank der besonderen Geometrie des Emitters erhält man bei einem solchen Transistor gute Stromverstärkungseigenschaften bei hohen Stromwerten, aber das Problem der maximalen Oberflächennutzung des Plättchens und das der optimalen Verteilung der Stromdichte unter dem Emitter wird nicht gelöst.
Es ist eine Anwendung des vorstehend beschriebenen Einzeltransistors in einem aus mehreren Transistorgruppen bestehenden System bekannt, wobei jede Gruppe mehrere Einzeltransistoren umfaßt, die parallelgeschaltet sind. Darin gibt es jedoch zwischen verschiedenen Einzeltransistoren und zwischen den verschiedenen Gruppen Stromungleichgewichte, weshalb keine gleichmäßige Aktivierung der Einzelkomponenten des Hochleistungssystems erreicht werden kann und deshalb auch keine maximale Nutzung des Plättchens möglich ist. Bei hohen Stromwerten kann es darüber hinaus lokal zu hohen Temperaturen kommen, die das Auftreten von Sekundärdurchbrüchen mit sich bringen.
Bei der Erfindung wird angestrebt, ein Halbleiterelement vom Planar-Epitaxial-Typ zu schaffen, mit mindestens einem Hochleistungstransistor, der aus mindestens einer Gruppe von Einzeltransistoren besteht, die untereinander durch drei verschiedene metallische Leiterbahnen parallelgeschaltet sind, die die jeweiligen Emitter-Basis- und Kollektorströme der Einzeltransistoren zusammenführen, wobei jeder Einzeltransistor einen
609851/0859
Emitterbereich hat, der eine Emitterkontaktzone, mindestens eine aktive Emitterzone und eine Verbindungszone zwischen der Kontakt- und der Aktivzone aufweist, wobei Stromungleichgewichte vermieden werden sollen, und zwar unter jeder Betriebsbedingung.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Verbindungszonen der Emitterbereiche in der Parallelschaltung der sukzessiven Einzeltransistoren eine progressiv sich verändernde Breite haben.
Wenn der in dem Halbleiterelement enthaltene Hochleistungstransistor durch mehr als eine Einzeltransistorgruppe der oben genannten Art gebildet wird, lassen sich die verschiedenen Gruppen erfindungsgemäß so kompensieren, daß für jede Gruppe gleiche Arbeitsbedingungen für die Emitter bestehen.
Bei dem erfindungsgemäßen Halbleiterelement weist jeder Einzeltransistor nicht nur eine große Stromverstärkung bei hohen Stromwerten auf, sondern ermöglicht auch eine maximale Nutzung des Halbleiterplättchens.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit den Zeichnungen hervor. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 einen Teil des Layouts eines bekannten
Hochleistungstransistors in starker Vergrößerung;
Fig. 2 das elektrische Schaltbild eines Einzeltransistors, der in dem Hochleistungstransistor von Fig. 1 enthalten ist;
Fig. 3 das Layout eines Hochleistungstransistors gemäß der Erfindung;
Fig. 4 einen Teil des Layouts des Hochleistungstransistors von Fig. 3 mit der gleichen Vergrößerung wie in Fig. 1; und
Fig. 5 das elektrische Schaltbild des Hochleistungstransistors gemäß der Erfindung.
609851/0859
In r.'ie. 1 wird ein Teil des Layouts ei ir»«? bekannten Hochleistungstransistors gezeigt. Er enthält zwei Einzeltransistoren, deren Emitterbereiche jeweils in zwei aktive Zonen 1, eine Kontaktzone 2 und zwei Verbindungszonen 3 unterteilt werden können, wobei die Verbindungszonen 3 die beiden aktiven Zonen 1 mit der Kontaktzone 2 verbinden. Die Kontaktzone 2 ist mit einem metallischen Emitterkontaktstreifen 4 bedeckt, der mit der Emitterklemme des Hochleistungstransistors verbunden ist. Außerhalb des Emitterbereichs sind Basiskontaktpunkte 5 gezeigt, die untereinander durch einen nicht dargestellten metallischen Kontaktstreifen verbunden sind, der die Verbindung zwischen den Basen eines jeden Einzeltransistors und der Basisklemme des Hochleistungstransistors darstellt. Der metallische Kollektorkontaktstreifen ist nicht dargestellt, da er für den hier beschriebenen Gegenstand nicht von Interesse ist.
Um die baulichen und wirkungsmäßigen Eigenschaften eines Einzeltransistors der in Fig. 1 dargestellten Art besser aufzuzeigen, wird nachstehend auf das äquivalente Schaltbild gemäß Fig. 2 eingegangen, in der die Emitteij-Basis- und Kollektorklemmen jeweils mit E bzw. B bzw. C bezeichnet sind. Der Einzeltransistor besteht aus der Kombination eines ersten Transistors T mit doppeltem Emitter, der dem Teil entspricht, der die beiden aktiven Zonen 1 des Emitters zeigt,und eines zweiten Transistors T1, der der Mittelzone oder Kontaktzone 2 entspricht. Die Basis des Transistors T ist direkt mit der Basisklemme B des Transistors verbunden und durch einen Widerstand R, mit der Basis von T1. R^ steht für den äquivalenten Serienwiderstand der Basis zwischen den Basiskontaktpunkten 5 und der Emitterkontaktzone 2. Die beiden Transistoren haben einen gemeinsamen Kollektor, der an die Kollektorklemme C des Transistors angeschlossen ist. Der Emitter von T1 ist direkt an die Emitterklemme E angeschlossen, und die beiden Emitter von T, die das Vorhandensein von zwei gleichen aktiven Emitterzonen anzeigen, sind an die Emitterklemme E über zwei gleiche Widerstände R™ angeschlossen, die die Anpassungswiderstände gebildet durch die Verbindungszonen 3 darstellen.
609851/0859
Wie bereits ausgeführt wurde, besteht die übliche Art, einen Hochleistungstransistor zu konstruieren, darin, daß man durch eine Parallelschaltung verschiedene Einzeltransistoren zusammenfaßt. Die Verbindung zwischen solchen Einzeltransistoren erfolgt durch Metallstreifen, die zwar eine gute Leitfähigkeit aufweisen, deren Widerstand jedoch nicht immer vernachlässigt werden darf, wenn man ein gleichmäßiges Funktionieren der Einzeltransistoren der Gruppe erreichen will. Insbesondere führen die Widerstände der die Emitter verbindenden Metallstreifen zu Spannungsabfällen, die wiederum die Basis-Emitter-Spannungen der benachbarten Einzeltransistoren allmählich verringern. Um die Wirkung eines solchen Vorganges zu mindern, sieht die bekannte Anordnung, von der ein Teil in Fig. 1 dargestellt ist, die Parallelschaltung verschiedener Einzeltransistorgruppen in der Weise vor, daß die Strecke der metallischen Verbindungsstreifen so gering wie möglich gehalten wird, und ferner sieht die bekannte Anordnung einen für alle Einzeltransistoren gleichen Widerstand R- vor, der groß genug ist, um die Spannungsabfälle entlang der metallischen Streifen vernachlässigen zu können.
Diese letztgenannte Maßnahme führt in der Praxis dazu, daß die Länge A der Verbindungszone 3 sehr groß ausgelegt werden muß, wofür ein großer Bereich der Oberfläche des Halbleiterplättchens benötigt wird und eine für die Polarisierung des Hochleistungstransistors sehr hohe Basis-Emitter-Spannung erforderlich ist. In der bekannten Anordnung bleibt die Länge A konstant, und somit bleibt auch der entsprechende Widerstand R-p konstant.
Es wird nun auf Fig. 3 eingegangen, in der das Layout eines erfindungsgemäßen Hochleistungstransistors gezeigt wird. Wie man sieht, ist der Hochleistungstransistor in drei Gruppen 10, 11, 12 unterteilt, wobei jede Gruppe eine bestimmte Anzahl von Einzeltransistoren umfaßt, die durch Metallstreifen
609851/0859
untereinander parallelgeschaltet sind, welche zu den Kontaktzonen des Emitters, der Basis und des Kollektors führen. In Fig. 3 sieht man auch drei eindiffundierte Widerstände R1, R?, R-2, von denen jeder mit der Basis des ersten Einzeltransistors der Gruppe 10 bzw./bzw. 12 verbunden ist.
Ein Einzeltransistor 13 ist in Fig. 4 vergrößert dargestellt. Wie bei dem bekannten Einzeltransistor gemäß Fig. 1 ist auch hier der Emitterbereich in zwei aktive Zonen 17 unterteilt, sowie in eine Kontaktzone 18 und in zwei Verbindungszonen 19, die die beiden Zonen 17 mit der Kontaktzone 18 verbinden. Innerhalb der Kontaktzone 18 befindet sich der Emitterkontakt 20, und außerhalb des Eraitterbereichs befinden sich Basiskontakte 21. Im Interesse einer deutlichen Darstellung wurden die Metallstreifen weggelassen. Das äquivalente Schaltbild des Transistors 13 ist gleich dem des bekannten Transistors der Fig. 1, d. h. gleich dem in Fig. 2 dargestellten.
In Fig. 3 ist es wichtig, daß die mit D bezeichnete Breite der Verbindungszonen 19 der Emitterbereiche der verschiedenen Einzeltransistoren nicht wie bei dem oben erwähnten bekannten Transistor konstant ist, sondern in Jeder Gruppe gemäß Fig. 3 von unten nach oben langsam zunimmt. Dies bedeutet, daß die Verbindungszonen 19 der Transistoren an dem den Widerständen R^ , Rp, R, nächstgelegenen Ende breiter sind als die am .entgegengesetzten Ende.
Fig. 5 stellt das Schaltbild für den erfindungsgemäßen Hochleistungstransistor dar. Der Hochleistungstransistor ist in drei Gruppen 10, 11 und 12 unterteilt, und seine Basis-Emitter- und Kollektorklemmen sind mit B bzw. E bzw. C bezeichnet. Die Basisklemme B ist mit den Basen der ersten Einzeltransistoren der Gruppen 10, 11 und 12 durch die Widerstände R^z, Rp bzw. R^ verbunden. Die Kollektoren aller Einzeltransistoren sind mit der Kollektorklemme C verbunden.
609851/0859
ACE 3601 - 8 -
Die Basen der Eirizeltransistoren der Gruppe 12 sind untereinander verbunden durch die Widerstände Rt32' Rb5 und Rb4' die Basen der Einzeltransistoren der Gruppe 11 sind untereinander verbunden durch die Widerstände R^g, R^, ... R^10; die Basen der Einzeltransistoren der Gruppe 10 sind untereinander verbunden durch die Widerstände R-u^p* Rb1V *** Rbi6* Diese
Widerstände R-, stellen die Widerstände der Strecken der bn
Metallstreifen dar, die die Basiskontakte 21 (Fig. 4) miteinander verbinden. Die Emitter der Einzeltransistoren T^, T2» T,, T. der Gruppe 12 sind an die Emitterklemme E über ein Serienwiderstandsnetz angeschlossen, wobei der Emitter von T1 über RE1, R^ , R^, R^, R^ angeschlossen ist, der Emitter von T2 über RE2» RM?* RMV RM4 anSescnlossen ist, der Emitter T, durch Rj,,, R^-,, R^ angeschlossen ist und der Emitter Tz über R-ρΛ» R^a angeschlossen ist. Die Widerstände R-p stellen die Widerstände der Verbindungszone 19 (Fig. 4) der Einzeltransistoren dar und die Widerstände R,, stellen die Widerstände der Metallstreifen dar, die die Emitterkontakte 20 der Einzeltransistoren miteinander verbinden. Man beachte, daß für die Emitterwiderstände R~ die Relation gilt:
REn>RE(n+1)
Diese Relation beruht auf der fortschreitenden Veränderung der jeweiligen Breite D der Verbindungszone 19 der verschiedenen Einzeltransistoren in der Gruppe.
Die Emitter der Einzeltransistoren der Gruppen 11 und 10 sind an die Emitterklemme E durch Widerstandsnetze geschaltet, die der von Gruppe 12 analog sind mit Ausnahme der Tatsache, daß zwischen dem letzten Widerstand R^ und der Emitterklemme E ein weiterer Widerstandszweig eingeschaltet ist,
609851/0859
ACE 3601 ·- 9 -
Dieser weitere Widerstandszweig wird für uie Gruppe 11 von dem Widerstand R! 2 gebildet und für die Gruppe 10 von der Widerstandsserie R1-, und R: o. Diese beiden Widerstände stellen die Widerstände der Metallstreifen dar, die die Gruppen 11 und 10 mit der Emitterklemme E verbinden.
Nachfolgend wird erörtert, wie in dem Ausführungsbeispiel des in Figuren 4 und 5 dargestellten Halbleitersystems eine gleichmäßige Aktivierung der verschiedenen den Transistor bildenden Gruppen und der jede Gruppe bildenden Einzeltransistoren erreicht wird, d. h. wie eine vollständige Ausbalancierung des Hochleistungstransistors dadurch erzielt wird, daß die Emitterwiderstände R- und die drei eindiffundierten Widerstände R-j, Rp» R^ geeignet dimensioniert werden. Eine Bedingung, die zur Ausbalancierung der Gruppen eingehalten werden muß, ist:
η _ η + 1
Η T
η η + 1
ist/
Dabei-Ί der Gesamtemitterstrom einer Gruppe und N die
Emitteranzahl in einer Gruppe.
In der Anordnung von Fig. 5 besteht noch eine zweite notwendige Bedingung für die Ausbalancierung, nämlich daß die Summe der Spannungsabfälle an den Serienwiderständen in je der Gruppe für jede Gruppe gleich ist; man erhält dann:
(2) R1I131 + R^I1 = R2Ib2 + R^0I2 + R'?_ (I2 + I3) =
βτ3 + Rf3I3 + Rt2 (I2 + V
Für das gezeigte Beispiel gemäß Fig. 5 erhält man aus Glei chung (1):
(3) I1 = I2 = I3
ίγ τ~ T
6098B1 /0859
Wenn man einen Verstärkungswert lip™ für tinen bestimmten Emitterstrom ansetzt, kann man die Ströme I,,., Lp 1111U-I, -, bestimmen, und wenn man Kriterien anwendet, die auf Überlegungen bezüglich der thermischen und elektrischen Stabilität beruhen, erhält man den Wert eines der drei Widerstände R^, Rp und R,. Wenn die Gleichungen (2) und (3) kombiniert, erhält man, da die Widerstände
und Rjyj-ig bekannt sind, wenn man den Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Emitterkontakten und die Dicke der Metallisierungsschicht kennt, die Werte der anderen beiden Widerstände .
Eine Bedingung für die Ausbalancierung der Einzeltransistoren ist:
VBEn + (REn + 2iW 1En = VBEn+1 + Rb(n+1) · + RE(n+1) *
= Basis-Emitterspannung am betreffenden pn-übergang des Einzeltransistors n;
VBE(n+1) = Basis-Emitterspannung an* betreffenden pn-übergang des Einzeltransistors n+1;
Rjjn = Serienwiderstand des Emitters des Einzeltransistors n; Rjyr = Widerstand des Metallstreifens zwischen dem Emitterkontakt des Transistors η und dem des nachfolgenden Transistors; Rb(n+1} = Widerstand des Metallstreifens zwischen dem Basiskontakt des Transistors η und dem des nachfolgenden; RE(n+1) = Serienwiders't:an(i des Emitters des Transistors
Lg = Emitterstrom des Transistors n;
I-g/ -j\ = Emitterstrom des Transistors n+1; Lw 1) = Basisstrom, der den Emitter des Transistors n+1 speist.
609851/0859
ACE 3601 - 11 -
Man kann leicht zeigen, daß zunächst einmal die Wirkung der Widerstände R^ im Vergleich zu den Widerständen RE außer acht gelassen werden kann. Wenn man dann also gleiche Arbeitsbedingungen in den verschiedenen Transistoren der Gruppe erhalten will, d. h. die Spannungen V„-g einander gleich sein sollen, ergibt sich aus der Gleichung (4):
(4·) (REn +
Gemäß Gleichung (41) ergibt sich also, daß der Unterschied zwischen dem Spannungsabfall auf den Widerständen RE von zwei aufeinanderfolgenden Transistoren gleich dem doppelten Spannungsabfall entlang dem Metallstreifenwiderstand R„ ist, der die Emitterkontakte der Einzeltransistoren miteinander verbindet.
Eine weitere Bedingung für die Egalisierung der Arbeitsbedingungen der Einzeltransistoren ist:
1En = An
A = aktiver Emitterbereich des Transistors n; = aktiver Emitterbereich des Transistors n+1.
Für einen gegebenen Wert von Iw, und einen gegebenen Wert des Emitterstroms des Gesamttransistors kann man, wenn man die aktiven Bereiche des Emitters kennt, alle Parameter der Gleichungen (4) und (5) erhalten mit Ausnahme der Serienwiderstände REn der verschiedenen Emitter. Es reicht jedoch aus, einen dieser Widerstände festzulegen, um alle anderen zu bestimmen, indem man die Gleichungen (4) und (5) kombiniert,
609851/085 9
Dies ist möglich aufgrund einer Analyse der physikalischen und elektrischen Eigenschaften eines Einzeltransistors. Besonders bei der Bestimmung von Rg muß man die Bedingungen für die thermische Stabilität berücksichtigen, um zu vermeiden, daß die Kontaktzone des Emitterbereichs zu aktiv wird im Vergleich zu den anderen Zonen des Emitters; ebenso müssen die notwendigen Bedingungen zur Ausschaltung des sogenannten Crowding-Phänomens, d. h. das Auftreten eines deutlichen Stromgradienten in der aktiven Zone des Emitterbereichs, beachtet werden.
Mit diesen an sich bekannten Konstruktionskriterien und den oben beschriebenen erfindungsgemäßen Maßnahmen erhält man einen Hochleistungstransistor bestehend aus mehreren in Gruppen zusammengefaßten Einzeltransistoren, der die Nachteile der bekannten Anordnungen nicht aufweist, wobei diese Nachteile auf einer Ungleichmäßigkeit der Emitter-Arbeitsbedingungen in den verschiedenen Einzeltransistoren der Gruppen beruhen. Es wird durch die Erfindung insgesamt gesehen eine bessere Nutzung des Halbleiterplättchens ermöglicht.
Patentansprüche
609851/0859

Claims (3)

  1. η s _p r *i c h
    Γ 1. ^Halbleiterelement vom Planar-Epitaxial-Typ mit mindestens einem Hochleistungstransistor, der aus mindestens einer Gruppe von Einzeltransistoren besteht, die durch drei metallische Leiterbahnen parallelgeschaltet sind, die die Jeweiligen Emitter-, Basis- und Kollektorströme der Einzeltransistoren zusammenführen, wobei jeder Einzeltransistor einen Emitterbereich hat, der eine Emitterkontaktzone, mindestens eine aktive Emitterzone und eine Verbindungszone zwischen der Kontaktzone und der Aktivzone aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungszonen (19) der Emitterbereiche in der Parallelschaltung der aufeinanderfolgenden Einzeltransistoren eine progressiv sich verändernde Breite (D) aufweisen.
  2. 2. Halbleiterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daiB die Verbindungszonen (19) der Emitterbereiche der Einzeltransistoren so ausgelegt sind, daß bei jedem Kollektorstromwert des Hochleistungstransistors die Differenz der Spannungsabfälle entlang der elektrischen Widerstände der Verbindungszonen (19) von jeweils zwei Einzeltransistoren, die in der Parallelschaltung aufeinanderfolgen, im wesentlichen gleich ist dem Spannungsabfall am Widerstand der metallischen Leiterbahn, welche die Emitterkontakte (20) der beiden aufeinanderfolgenden Einzeltransistoren miteinander verbindet.
  3. 3. Halbleiterelement nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Hochleistungstransistor sich aus mindestens zwei parallelgeschalteten Einzeltransistorgruppen zusammensetzt, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Einzeltransistor einer jeder Gruppe (12, 11, 10) durch einen in das Halbleiterplättchen eindiffundierten Widerstand (R^, Rp, R^) mit seiner Basis mit einer metallischen Leiterbahn verbunden ist, die zur Basisklemme (B) des Hochleistungstransistors führt.
    609851/0859
    Leerseite
DE19762625989 1975-06-10 1976-06-10 Halbleiterelement Pending DE2625989A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT24160/75A IT1038800B (it) 1975-06-10 1975-06-10 Tranistore planare di potenza

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE2625989A1 true DE2625989A1 (de) 1976-12-16

Family

ID=11212296

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19762625989 Pending DE2625989A1 (de) 1975-06-10 1976-06-10 Halbleiterelement
DE19767618399U Expired DE7618399U1 (de) 1975-06-10 1976-06-10 Halbleiterelement

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19767618399U Expired DE7618399U1 (de) 1975-06-10 1976-06-10 Halbleiterelement

Country Status (6)

Country Link
US (1) US4072979A (de)
JP (1) JPS5234676A (de)
DE (2) DE2625989A1 (de)
FR (1) FR2314582A1 (de)
GB (1) GB1530168A (de)
IT (1) IT1038800B (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2482369A1 (fr) * 1980-05-09 1981-11-13 Philips Nv Dispositif a transistor bipolaire comportant des sous-transistors munis chacun d'une resistance serie d'emetteur

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS551125A (en) * 1978-06-20 1980-01-07 Toshiba Corp Semiconductor device
JPS55138273A (en) * 1979-04-11 1980-10-28 Fujitsu Ltd Transistor
JPS57100755A (en) * 1980-12-15 1982-06-23 Fujitsu Ltd Semiconductor device
US4430583A (en) * 1981-10-30 1984-02-07 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Apparatus for increasing the speed of a circuit having a string of IGFETs
DE3201296C2 (de) * 1982-01-18 1986-06-12 Institut elektrodinamiki Akademii Nauk Ukrainskoj SSR, Kiev Transistoranordnung
US4446445A (en) * 1982-11-24 1984-05-01 Rockwell International Corporation Singly terminated push-pull distributed amplifier
US4654687A (en) * 1985-03-28 1987-03-31 Francois Hebert High frequency bipolar transistor structures
JPH07118621B2 (ja) * 1985-08-08 1995-12-18 シ−メンス、アクチエンゲゼルシヤフト パワ−トランジスタ装置
EP0413479A1 (de) * 1989-08-14 1991-02-20 Delco Electronics Corporation Leistungstransistor mit gleichmässiger Temperatur
IT1252102B (it) * 1991-11-26 1995-06-02 Cons Ric Microelettronica Dispositivo monolitico a semiconduttore a struttura verticale con transistore di potenza a base profonda e emettitore a dita avente resistenze di ballast
FR2697698A1 (fr) * 1992-11-04 1994-05-06 Philips Electronique Lab Dispositif semiconducteur comprenant un circuit amplificateur distribué monolithiquement intégré, à large bande et fort gain.
WO1996014665A1 (en) * 1994-11-03 1996-05-17 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson Ballast monitoring for radio frequency power transistors
JP2002076014A (ja) * 2000-08-30 2002-03-15 Mitsubishi Electric Corp 高周波用半導体装置
JP2002171141A (ja) * 2000-11-30 2002-06-14 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3609460A (en) * 1968-06-28 1971-09-28 Rca Corp Power transistor having ballasted emitter fingers interdigitated with base fingers
US3619741A (en) * 1969-11-24 1971-11-09 Texas Instruments Inc Method of providing integrated diffused emitter ballast resistors for improved power capabilities of semiconductor devices
US3812478A (en) * 1971-07-31 1974-05-21 Nippon Musical Instruments Mfg Semiconductor storage device
US3936863A (en) * 1974-09-09 1976-02-03 Rca Corporation Integrated power transistor with ballasting resistance and breakdown protection

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2482369A1 (fr) * 1980-05-09 1981-11-13 Philips Nv Dispositif a transistor bipolaire comportant des sous-transistors munis chacun d'une resistance serie d'emetteur
DE3017750A1 (de) * 1980-05-09 1981-11-26 Philips Patentverwaltung Gmbh, 2000 Hamburg Halbleiterbauelement mit mindestens einem bipolaren leistungstransistor

Also Published As

Publication number Publication date
US4072979A (en) 1978-02-07
JPS5234676A (en) 1977-03-16
FR2314582A1 (fr) 1977-01-07
FR2314582B1 (de) 1978-10-13
JPS5441469B2 (de) 1979-12-08
IT1038800B (it) 1979-11-30
DE7618399U1 (de) 1979-07-19
GB1530168A (en) 1978-10-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2154904C3 (de) Temperaturkompensierte Bezugsgleichspannungsquelle
DE3136682C2 (de)
DE2625989A1 (de) Halbleiterelement
DE2309154A1 (de) Stromverstaerker
DE1260029B (de) Verfahren zum Herstellen von Halbleiterbauelementen auf einem Halbleitereinkristallgrundplaettchen
DE1906213A1 (de) Stromregelschaltung
DE1614144A1 (de) Feldeffekttransistor mit isolierten Gattern
DE1564221A1 (de) Halbleiterbauelement vom Feldeffekttyp,insbesondere zur Realisierung von logischen Funktionen
DE2754412A1 (de) Leistungstransistor und verfahren zu dessen herstellung
EP0316480A1 (de) Monolithisch integrierter Leistungsbreitbandverstärker
DE2953931C2 (de)
DE2231521C2 (de) Planares Halbleiterbauelement
DE2054863A1 (de) Spannungsverstärker
DE2520890A1 (de) Transistorverstaerker der darlington- bauart mit interner vorspannung
DE2514958C2 (de) Parallelanordnung von Halbleitersystemen
DE3017750C2 (de) Halbleiterbauelement vom Planar-Epitaxial-Typ mit mindestens einem bipolaren Leistungstransistor
DE2347394A1 (de) Integrierte schaltung vom mesa-typ
DE2101279C2 (de) Integrierter, lateraler Transistor
DE3026361C2 (de)
DE2900639C3 (de) Stromspiegelverstärker in MOS-Bauweise
DE2105475C3 (de) Integrierte Halbleiterschaltung
DE2541887B2 (de) Monolithisch integrierte Halbleiterschaltung mit einer P L- Konfiguration
DE2425652A1 (de) Integrierte schaltung
DE1965407A1 (de) Halbleiteranordnung
DE102016204991A1 (de) Supraleitereinrichtung zum Betrieb in einem externen Magnetfeld

Legal Events

Date Code Title Description
OD Request for examination
OHW Rejection