TIP41C低頻大功率平面晶體管芯片設(shè)計

0 引言

　　TIP41C是一種中壓低頻大功率線性開關(guān)晶體管。該器件設(shè)計的重點是它的極限參數(shù)。設(shè)計反壓較高的大功率晶體管時，首先是如何提高晶體管的反壓，降低集電區(qū)雜質(zhì)濃度NC。但由于電阻率ρC的增大，集電區(qū)體電阻上的電壓降會增大，從而使飽和壓降增大到不允許的程度。而減小 NC又會使空間電荷限制效應(yīng)發(fā)生，從而造成大電流β的急劇下降。為解決上述矛盾，設(shè)計時一般采用外延結(jié)構(gòu)。

　　事實上，TIP41C 低頻大功率平面晶體管在設(shè)計上應(yīng)采用深擴散、厚基區(qū)、大面積寬電極等結(jié)構(gòu)，管芯的縱向尺寸應(yīng)比較厚，橫向尺寸應(yīng)比較寬?？刂乒苄久娣e在2×2 mm2左右時，可采用覆蓋式結(jié)構(gòu)設(shè)計光刻版圖，這樣就能盡可能增加發(fā)射區(qū)周長，滿足電流要求，也能使電流分布更均勻。為此，本文給出了一種開發(fā) T1P41／2C低頻大功率平面晶體管的設(shè)計方法。

1 TIP41C芯片的參數(shù)要求

　　TIP41C晶體管極限參數(shù)要求如下：

　　PC：集電極功率耗散(Tc=25℃)為65 W

　　BVCEO：集電極-發(fā)射極電壓為100 V

　　BVEBO：發(fā)射極-基極電壓為5 V

　　IC:集電極電流為6A

　　TlP41C的直流電參數(shù)如表1所列。

2 TIP41C的設(shè)計計算

　　對于以上設(shè)計要求，可通過理論計算來確定TIP41C晶體管各部分的雜質(zhì)濃度及結(jié)構(gòu)尺寸。

2.1 集電結(jié)的結(jié)深和外延層電阻率的確定

　　若選取集電結(jié)結(jié)深xjc等于8μm，那么，根據(jù)BVCEO≥100 V，且，則有： ?？紤]到余量的充分性，可取BVCEO等于280 V為設(shè)計目標(biāo)。假設(shè)基區(qū)表面雜質(zhì)濃度(硼擴)NSB為1018cm-3，而結(jié)深為8μm，那么，查表得出的外延層材料的雜質(zhì)濃度NC為2×1014cm- 3，相應(yīng)的電阻率ρc為24 Ω?cm。所以，可取外延材料的電阻率為25±1Ω?cm。