Transistron de puissance à base diffusée La présente invention concerne un transistron de puissance à base diffusée, du type à diffusion exécutée après alliage, qui est conçu spécialement pour une fonction de commutation.
Un grand nombre d'applications industrielles s'offrent aux transistrons de puissance caractérisés par leur aptitude à établir et à couper des courants in tenses, à de grandes vitesses et à des potentiels élevés, transitoires ou de fonctionnement.
Pour que ces transistrons puissent résister à ces potentiels, la ten sion disruptive collecteur émetteur (BVcrE) de ces transistrons doit être relativement grande et il est nécessaire, dans certaines applications, qu'elle dépasse 150 volts. Comme exemple typique d'une telle appli cation, on peut citer les systèmes d'allumage, qui sont utilisés sur les automobiles, et dans lesquels un tran- sistron de puissance est actionné par des signaux, émis par les contacts du rupteur à courant faible, de façon à fournir des impulsions de courant, intenses et pointues, de commutation à un enroulement pri maire d'une bobine d'allumage.
Les contacts du rup teur n'ont pas tendance à brûler ou à se piquer, comme c'est généralement le cas, car dans un sys tème d'allumage à transistron, les impulsions intenses de courant passent à travers le transistron plutôt qu'à travers les contacts du rupteur. Quand ces impulsions augmentent jusqu'à une valeur de pointe ou tombent au contraire rapidement à partir d'une telle valeur, un potentiel élevé est disponible sur un enroulement secondaire pour produire des étincelles aux bougies.
Quand l'étincelle jaillit entre les électrodes d'une bougie, un potentiel inverse est induit dans l'enroule ment primaire et peut être mesuré entre les bornes du transistron. Ce potentiel inverse, induit dans l'en roulement primaire, est égal à un grand nombre de fois le potentiel ordinaire de fonctionnement fourni à l'enroulement primaire par la batterie d'accumula teurs de l'automobile, de telle sorte qu'il détruit un transistron, dont la tension disruptive inverse collec- teur-émetteur (BVcra) est trop faible.
Dans une appli cation, telle que celle envisagée ci-dessus, il est dési rable, sinon essentiel, d'utiliser un transistron à com mutation rapide, car plus le passage d'un premier niveau de courant à un deuxième niveau de courant extrêmement différent dans l'enroulement primaire, est rapide, plus la décharge électrique est chaude et pointue entre les électrodes de la bougie, et par conséquent plus l'allumage du combustible est effi cace ;
cependant, cette étincelle plus désirable pro voque un potentiel primaire inverse plus élevé, et il faut donc dans cette application que le transistron à commutation plus rapide possède une tension disrup- tive BV@.ER plus élevée.
Une autre application exigeant une valeur assez élevée de BVcEP avec une vitesse de commutation extrêmement rapide, consiste dans l'utilisation d'un transistron de puissance comme excitateur, pour assu rer la commutation du courant dans les enroulements de déviation horizontale d'un tube de télévision par l'intermédiaire d'un transformateur de sortie. L'onde de courant, fournie aux enroulements de déviation horizontale, est une onde en dents de scie, qui s'élève avec une vitesse approximativement constante jusqu'à une valeur de crête ; pendant ce temps, la trace du faisceau électronique se déplace en travers de la face du tube d'image et le courant tombe ensuite brusque ment jusqu'à une valeur presque égale, mais de sens opposé.
Cette inversion totale du courant ramène la trace du faisceau au côté opposé du tube; elle doit être exécuté dans un intervalle de temps très court, pendant lequel le retour du faisceau est rendu in visible. Dans certains cas, la chute du courant, entre un premier niveau et un deuxième niveau, dans une marge de variation pouvant atteindre 10 ampères, doit s'effectuer en moins d'une microseconde ; cette caractéristique désirable n'a pas pu être réalisée jusqu'à présent dans les transistrons de puissance, par les moyens de la technique actuelle des semi-conduc teurs.
La vitesse de commutation d'un transistron dé pend pour une grande part de la vitesse avec laquelle la charge électrique traverse la région de base d'un dispositif en allant de l'émetteur au collecteur, de la vitesse avec laquelle la charge électrique emmagasinée peut être évacuée de la région de base, et aussi des jonctions capacitives du dispositif, par conséquent, on peut augmenter la vitesse de commutation du tran- sistron en améliorant la nature de la région de base du transistron et en réduisant les valeurs des constantes de résistance et de capacité du dispositif.
Dans les transistrons de puissance, il est difficile de réduire les dimensions, et par conséquent la capacité des jonc tions, car il est nécessaire d'avoir des jonctions -de grande surface pour supporter les courants intenses, exigés par les applications de ces transistrons.
Dans un transistron typique à jonction par alliage du type PNP, le transport des trous en travers de la base est réalisé par une diffusion relativement lente. Dans les transistrons à base formée par diffusion, ces porteurs minoritaires sont balayés en travers de la région de base par un puissant champ électrique ré sultant de la distribution particulière des impuretés<B>.-</B> cette distribution résulte elle-même du procédé de diffusion à l'état solide qui est utilisé pour former la base.
La distribution des impuretés est telle que la concentration des impuretés du type N est beaucoup plus grande près de l'émetteur que du collecteur ; par conséquent, il existe un champ électrique, dont la polarité est telle qu'un écoulement opposé des por teurs du type N ou électrons s'effectue dans le sens opposé à partir des régions à grande concentration d'impuretés du type N vers des régions à faible con centration de ces impuretés.
Ce champ électrique favorise naturellement le dé placement des trous ou porteurs minoritaires, puisque ceux-ci ont un signe électrique opposé. Ainsi, quand une polarisation normale de fonctionnement est appli quée au transistron, les trous, injectés à partir de l'émetteur dans la base, sont balayés rapidement en travers de celle-ci par ce champ électrique.
Comme dans la plupart des applications de com mutation, il est désirable que le transport des porteurs minoritaires en travers de la base s'effectue en un temps très court. Par conséquent, il est également désirable que la région de base soit aussi mince que possible, tout en conservant cependant d'autres carac téristiques désirables du dispositif,
et en particulier tout en maintenant à une valeur faible la résistance de base du transistron. L'un des procédés les plus intéressants pour pro duire une base très mince par diffusion consiste à exécuter une diffusion à l'état solide à partir d'une région à alliage ou alliée d'émission, qui contient à la fois des impuretés du type N et des impuretés du type P, les impuretés de formation de l'émetteur étant en excès.
Dans le cas du transistron du type PNP, on choisit une impureté du type N ayant une grande vitesse de diffusion, de façon que cette impureté pé nètre rapidement, pendant un cycle de chauffage après alliage, dans la pastille primitive en germanium du type P, sur une courte distance au-delà de la limite formée par la pastille et la région d'émission recristallisée. Puisque cette région, qui constitue la base du transistron, se forme jusqu'à une épaisseur indépendante de toute opération précédente effectuée sur la pastille, il est possible physiquement d'avoir une largeur de base extrêmement réduite.
La con nexion électrique, entre le contact métallique de base du transistron et la région active ou région d'étale ment de la base, est due à une région diffusée, qui se forme aussi essentiellement le long de la surface du transistron, en même temps que la région de base se diffuse en dessous. Cette région extrinsèque de base n'est jamais plus épaisse que la région active de la base, elle possède par conséquent une grande résis tance électrique de feuille.
On peut réduire la résistance extrinsèque de base à un degré appréciable au moyen d'une opération sé parée de diffusion, de façon à épaissir cette région, cette opération est fréquemment exécutée<B>;</B> cependant, en ce qui concerne les transistrons de puissance, la réduction de résistance, qui peut être ainsi obtenue ne peut que fournir une amélioration modérée du dis positif.
La réduction de résistance, réalisée dans la base par diffusion, est sévèrement limitée, car, même pour d'assez grandes profondeurs de diffusion, la plu part des impuretés se concentrent près de la surface de la pastille, et puisque la résistivité de la matière de base sous-jacente est en moyenne assez grande, la contribution de cette matière à l'obtention d'une faible résistance de base n'est pas très importante.
Une faible résistance de base est généralement désirable pour ces dispositifs, mais elle l'est surtout pour les transistrons de commutation de puissance, car la diminution de la résistance de la base améliore un certain nombre de paramètres intéressants.
Parmi les paramètres, que l'on peut améliorer sensiblement dans ces transistrons, par rapport à des transistrons équivalents par ailleurs, en réduisant la résistance de base, sans changer la base du transistron, on peut citer la chute de potentiel, qui est abaissée entre les jonctions de l'émetteur et du collecteur du dispositif, pendant que celui-ci se trouve à l'état saturé, c'est- à-dire à l'état de conduction maximale.
Quand cette chute de potentiel est faible, la puissance dissipée à l'intérieur du transistron est réduite, il en résulte que le transistron est plus efficace et risque moins de s'échauffer pendant son fonctionnement. La trans- conductance d'un dispositif est également améliorée par la réduction de la résistance de base, de telle sorte qu'un changement donné du potentiel de base produit un plus grand changement du courant du collecteur à l'état non saturé et que la vitesse de commutation du transistron est augmentée.
L'un des buts de l'invention est donc de réaliser un transistron de commutation de puissance à grand voltage du type à base diffusée après alliage, ce tran- sistron possédant une résistance extrinsèque de base, dont la valeur est sensiblement plus faible que celles qui pouvaient être obtenues jusqu'à présent.
L'invention a aussi pour but d'augmenter la vitesse de commutation des transistrons de puissance à base diffusée, tout en conservant une tension disruptive BVCLR élevée pour le collecteur et un voltage de satu ration VCE,(sAT) relativement faible.
Le transistron de puissance à base diffusée selon l'invention comprend un corps semi-conducteur d'un premier type de conductivité, une électrode émettrice à alliage étant formée sur une face du corps et un con tact de collecteur étant formé sur la face opposée du corps, ce transistron étant caractérisé par le fait qu'il comprend une nouvelle couche de croissance par alliage sur la première face du corps, cette couche étant du type de conductivité opposé à celui du corps, l'électrode émettrice à alliage comportant une nou velle partie de croissance, ayant le premier type de conductivité, s'étendant à travers ladite nouvelle couche de croissance à alliage et formant une zone d'émetteur dans ledit corps,
une région de base ayant le type opposé de conductivité et formée par diffu sion à partir de ladite électrode émettrice dans ladite nouvelle couche de croissance et dans la matière du corps, sous la nouvelle partie de croissance de l'élec trode, et enfin un contact de base établi sur ladite nouvelle couche de croissance.
L'invention a aussi pour objet un procédé de fabrication du transistron. Ce procédé de fabrication du transistron décrit se distingue par le fait qu'on allie un métal contenant des impuretés avec une pas tille semi-conductrice, sur une face de celle-ci, de façon à former dans la pastille une nouvelle couche mince à croissance par alliage, dans laquelle prédo mine une impureté d'un premier type de conductivité, on amalgame par fusion avec la nouvelle couche de croissance des impuretés constituant respectivement un donneur et un accepteur, de façon à former une électrode émettrice alliée comprenant une nouvelle partie de croissance s'étendant à travers la nouvelle couche de croissance,
l'impureté du type de conduc tivité opposé à celui de l'impureté prédominant dans la nouvelle couche de croissance possédant un coef ficient de ségrégation plus élevé et une constante de diffusion plus faible que cette deuxième impureté, de telle sorte que la nouvelle partie de croissance de l'électrode est du type opposé de conductivité, on dif fuse les impuretés à partir de ladite nouvelle partie de croissance dans la nouvelle couche de croissance et dans la matière de la pastille, adjacente à ladite nouvelle partie de croissance, au-dessous de ladite couche, de façon à former une région de base mince et diffusée, dans laquelle la deuxième impureté pré domine et qui se fond dans ladite nouvelle couche de croissance,
et enfin on établit des connexions élec triques sur la nouvelle couche de croissance, sur la dite électrode et sur la matière de la pastille.
Sur le dessin annexé la fig. 1 représente avec arrachement un mode de réalisation d'un transistron de puissance, dont l'élé ment actif se caractérise par une résistance extrême ment faible de la base extrinsèque, bien que la région d'étalement de la base ait été formée par un procédé consistant à exécuter une diffusion, après un alliage ; la fig. 2 représente en perspective un élément actif complet du transistron, elle montre la construction annulaire de l'émetteur et de la double base ;
la fig. 3 est une coupe de la fig. 2 suivant la ligne 3-3 et montre la structure interne de l'élément actif du transistron ; la fig. 4 montre en perspective le résultat obtenu par la première opération principale de traitement consistant à préparer l'élément actif du transistron à partir d'une pastille de germanium, sur la surface de laquelle on a formé une région alliée du type opposé de conductivité ;
la fig. 5 est une coupe de la fig. 4 suivant la ligne 5-5 ; elle montre le métal utilisé pour l'opération d'alliage et la région alliée en germanium recristallisé; la fig. 6 est une autre coupe, qui montre la nou velle couche de croissance du germanium, après qu'on a éliminé par gravure le métal utilisé pour former cette nouvelle couche de croissance; la fig. 7 est une coupe de l'élément actif du tran- sistron, pendant l'opération d'alliage de l'émetteur, et avant la diffusion de la base.
On va expliquer maintenant comment on peut pré parer, des transistrons du type à alliage suivi de diffu sion, qui ont une résistance extrinsèque de base ex trêmement faible.
On allie une pastille de germanium du type de conductivité P avec du plomb contenant une impureté, de façon à former sur une face de la pastille une nou velle couche de croissance du type N en germanium recristallisé. On enlève ensuite le plomb pour dé couvrir la nouvelle couche de croissance et pour pré parer la pastille aux opérations ultérieures d'alliage et de diffusion. La nouvelle couche de croissance de vient la région extrinsèque de base du transistron.
On établit un contact sur la région P de la pas tille, en alliant à cette région un contact métallique en plomb ; on utilise ensuite ce contact pour former la connexion du connecteur. On forme l'émetteur du dispositif par une opération séparée d'alliage, et non en même temps que le collecteur.
Le métal utilisé pour former l'émetteur est du plomb, contenant dans des proportions correctes des impuretés appropriées du type P et du type N, de façon à former par alliage, suivi d'une diffusion, une région de base en dessous d'une région recristallisée d'émission. L'opération de formation de l'émetteur par alliage est exécutée à une température assez éle vée, pour que la région du germanium dissous soit assez profonde et pénètre dans la région extrinsèque de base N, formée par la première opération d'alliage.
Après l'opération d'alliage, on abaisse sensiblement la température de façon à établir une région mince du type P de croissance nouvelle, qui constitue l'émet teur; puis, on forme en dessous de l'émetteur une région N mince, en effectuant un alliage, suivi d'une diffusion, à partir du plomb encore à l'état liquide.
La région épaisse N, formée par la première opé ration d'alliage, établit une connexion électrique à faible résistance entre une région mince et active de base en matière N, en dessous de l'émetteur, et une région métallique de contact de base, qui est concen trique à l'émetteur. Cette région métallique de contact de base a été formée par alliage, après la formation de l'émetteur par alliage.
Les opérations décrites d'alliage et de diffusion forment l'élément actif du transistron de puissance. On assemble l'élément actif et les pièces appropriées et on traite l'assemblage de façon à former un transis- tron de puissance complet.
Grâce à la faible résistance de base du transistron, on améliore la vitesse de commutation, la dissipation interne de puissance dans le dispositif, ainsi que plu sieurs autres paramètres.
Le transistron va être expliqué maintenant d'une manière plus détaillée, en se référant au dessin annexé. La fig. 1 représente à grande échelle et avec un arrachement un transistron de puissance 11 perfec tionné, du type à alliage suivi d'une diffusion. Ce transistron comprend un élément actif 12, une base de montage 13, des bornes d'alimentation 14, et des connexions 15, 16 entre les bornes et l'élément actif ; après avoir assemblé le transistron, on le scelle her métiquement en soudant un chapeau en acier 19 sur la base de montage 13 en cuivre.
Comme on le voit, grâce à l'arrachement de la fig. 1, des pièces mé talliques embouties constituent les organes de con nexion utilisés pour connecter électriquement l'émet teur, les deux contacts de base de l'élément actif et les bornes d'alimentation 14. Une petite arche mé tallique 17, formée sur l'organe de connexion de base 16, sert à connecter électriquement les deux contacts de base du dispositif.
L'élément actif 12, représenté sur la fig. 2 et en coupe sur la fig. 3, est préparé à partir d'une pastille monocristalline en germanium du type P, dont le dia mètre est de 6,6 mm, et l'épaisseur de 0,18 mm; la résistance de ce germanium est comprise entre 12 et 20 ohms/centimètre. On soude ou on amalgame par fusion cet élément au cours d'une opération ultérieure d'assemblage, en vue d'obtenir le mode de réalisation représenté sur la fig. 1; on utilise comme soudure les alliages à haute teneur en plomb du contact de col lecteur 22, du contact d'émetteur 23 et des deux con tacts de base 24 et 25.
Une région extrinsèque de base 26, à faible résistivité, constitue un trajet élec trique à faible résistance, entre les contacts de base 24, 25 d'une part et la région active de base 27 d'autre part.
On forme la région en matière du type P de l'émetteur en alliant au germanium un métal con venablement dopé contenant à la fois des impuretés P et des impuretés N (le contact métallique 23), de façon à former une nouvelle couche de croissance 29 en germanium du type P ; on diffuse ensuite l'im pureté N de façon à former une région de base. La région 30 du collecteur constitue une plus grande partie de la portion cristalline de l'élément actif. On prépare le contact 22 du collecteur en alliant à la région du collecteur un métal, de façon à former une région 31 de nouvelle croisance du type P.
La région de base à faible résistivité du transistron est formée par une opération d'alliage. On a repré senté sur la fig. 4 et sur sa coupe de la fig. 5 une pastille 32 en une matière semi-conductrice du type P ;
cette pastille est représentée après une opération d'alliage, dans laquelle on a allié la surface supérieure de la pastille avec un disque de plomb 33, dont l'épaisseur est de 0,28 mm, le diamètre égal à celui de la pastille,
et qui contient à peu près 2% d'anti- moine. On effectue cet alliage de façon que la péné tration dans la pastille soit sensiblement inférieure à la pénétration effectuée ensuite dans l'émetteur. Dans le mode de réalisation considéré ici, cette pénétration dans la région de base est d'environ 0,025 mm. Cette opération d'alliage produit une nouvelle couche de croissance 35 fortement dopée, que l'on utilisera pour connecter la région active de base 27 à la région des contacts de base 24, 25.
Après l'opération d'alliage de la couche de base, on enlève tout le plomb et tout l'antimoine restants, en ne laissant que la couche de germanium recristalli- sée et dopée par l'antimoine. Il est facile d'enlever sur le germanium le plomb et l'antimoine par une attaque chimique, en utilisant un produit d'attaque constitué par une partie en volume d'acide acétique à 100% et une partie en volume de peroxyde d'hydro- gène à 30,
%. Ce produit d'attaque chimique attaque vigoureusement le plomb dopé par l'antimoine, mais laisse le germanium sensiblement intact. La fig. 6 montre la pastille, quand le plomb et l'antimoine ont été éliminés par attaque chimique et quand il ne reste plus que la nouvelle couche de croissance en germa nium N.
Si on considère de nouveau les fig. 2 et 3, on peut indiquer que le contact métallique de collecteur 22, allié à la face inférieure de la pastille de germanium est d'un diamètre de 4,74 mm, pour une épaisseur d'environ 0,28 mm, et qu'il est formé par du plomb dopé par du gallium (0,2 1% de gallium). Pendant cette opération d'alliage, la température d'alliage est notablement plus élevée que la température de l'opé ration ultérieure de diffusion,
qui permet de former la région active de base 27 du transistron. Cette opé ration d'alliage, exécutée à cette température plus élevée, place la nouvelle couche de croissance 31 du contact de collecteur à une profondeur suffisante pour qu'aucune fraction de l'antimoine, qui peut se dissoudre dans l'alliage du collecteur au cours d'une opération ultérieure, ne puisse se diffuser à un degré appréciable quelconque dans la région de contact des faces et produire ainsi une structure indésirable.
Si le contact de collecteur était allié après le procédé d'alliage et de diffusion, la face de la pastille du côté du collecteur, présenterait une couche diffusée N, produite par la vapeur d'antimoine pendant l'opéra tion de diffusion. Il faudrait alors éliminer cette couche par attaque chimique, avant de procéder à la formation du collecteur par alliage. Au contraire, le collecteur étant formé par alliage avant l'opération de diffusion, la couche N se forme sur la surface du germanium, du côté du collecteur, mais il est facile de l'enlever par une attaque électrolytique ordinaire après l'assemblage. L'émetteur du dispositif est formé par alliage au cours de l'opération suivante.
Le contact annulaire allié 23 de l'émetteur possède un diamètre extérieur de 3,9 mm, un diamètre inté rieur de 2,26 mm et une épaisseur de 0,28 mm ; l'al liage de ce contact est un alliage de plomb contenant 0,8 % de gallium et 1,2 % d'antimoine. La tempéra- ture d'alliage utilisée est voisine de 8000 C ; la quan tité d'alliage utilisée est telle que l'alliage traverse complètement la couche de base à cette température.
Cette situation est représentée sur la fig. 7 ; on voit sur cette figure que la surface intermédiaire 37, entre le germanium et la solution 38 germanium-plomb- antimoine-gallium, se trouve en dessous de la région extrinsèque de base 35 obtenue par une nouvelle crois sance. On diminue ensuite sensiblement la tempéra ture de façon à établir une légère croissance nouvelle d'alliage au début du cycle et à éviter ainsi que de faibles variations de température permettent au front avant alliage de progresser et de faire disparaître la couche mince de base, qui est diffusée en dehors de la région de la nouvelle croissance.
Grâce au double dopage de l'alliage de l'émetteur, la nouvelle couche de croissance est fortement du type P, car le coeffi cient de ségrégation du gallium est beaucoup plus grand que celui de l'antimoine. Cependant, la nou velle couche de croissance est également dopée par l'antimoine, dans la mesure dictée par la concentra tion du coefficient de ségrégation de l'antimoine dans l'alliage. Puisque l'antimoine possède une constante de diffusion d'un ordre supérieur à celle du gallium, l'antimoine se diffuse rapidement en dehors et en avant de la nouvelle couche de croissance, en formant ainsi une couche de base d'une épaisseur d'environ 6 microns. Cette couche se diffuse naturellement dans la couche de base alliée relativement épaisse et de vient connectée à cette couche.
Le cycle de diffusion impose l'épaisseur de base de la région active dans le dispositif particulier décrit ici ; ce cycle est d'en viron 1 h pour une température voisine de 8000 C, mais toujours inférieure à la température d'alliage du collecteur.
Pendant le procédé d'alliage et de diffusion le gal lium et l'antimoine ont tendance à se distribuer sur la surface totale de la structure et à provoquer na turellement la formation d'une couche excessivement mince du type P et d'une couche plus épaisse du type N. C'est à cause de cette migration du gallium que l'alliage du contact de base doit être retardé jusqu'à une opération finale. Puisque des traces de gallium dans l'alliage de base produisent une structure in désirable dans le contact de base, on utilise une légère attaque chimique pour enlever la couche P avant d'exécuter l'alliage du contact de base.
Les contacts de base sont simplement alliés à la couche de base, à une température d'environ 6000 C, après une légère attaque chimique ayant pour but d'éliminer la couche P mentionnée ci-dessus. Dans ce dispositif, le contact extérieur de base possède à peu près le même diamètre extérieur que la pastille de germanium, et les deux contacts de base sont séparés, autour de l'émetteur par une distance d'environ 0,38 mm.
Les deux contacts en plomb ont une épaisseur de 0,28 mm et sont dopés par 2 % d'antimoine. Ainsi, tous les contacts de ce dispositif sont formés princi palement par du plomb.
Quand l'élément actif du transistron est terminé, on l'assemble dans un dispositif semi-fini, constitué par l'assemblage, représenté sur la fig. 1 et démuni de son chapeau. Ensuite, on grave et on lave l'élément actif.
La gravure du transistron, qui a pour but le net toyage des jonctions, peut être exécutée par électro lyse ou par attaque chimique, mais l'électrolyse est le procédé préféré. Le procédé d'attaque du collecteur élimine une fraction importante du germanium, de telle sorte que, dans le cas où on désire maintenir une résistance aussi faible que possible entre la base et l'émetteur, il est recommandé de recouvrir de cire la surface de la région de base du dispositif, de ma nière que la base ne soit pas attaquée, pendant l'opé ration d'attaque du collecteur.
Ensuite, on enlève la cire de la région de base et on exécute une légère attaque ou gravure pour nettoyer la jonction émetteur- base du transistron. On effectue ensuite un lavage complet du dispositif dans de l'eau déionisée, puis on le sèche et on l'enveloppe dans une capsule.
L'opération de mise en capsule consiste à enfermer finalement l'élément actif du transistron dans un em ballage hermétique, qui a subi une cuisson totale et que l'on remplit avec un gaz. Dans le cas de ce transistron, il est avantageux d'utiliser de l'azote sec, plutôt que de l'air sec, pour remplir la région du transistron, qui se trouve à l'intérieur du récipient.
L'azote sec tend à diminuer les fuites et à augmenter la tension disruptive de la jonction collecteur-base ; d'autre part, si le côté à grande résistivité de cette jonction est du type P, l'effet de l'air ou de l'oxygène sur l'état des surfaces tend à favoriser la formation d'un canal ou d'une couche d'inversion détériorant le dispositif. On termine ainsi la fabrication du transis- tron, en ce qui concerne les opérations d'assemblage. On fait subir au dispositif un essai final pour être certain qu'il satisfait aux spécifications nécessaires, électriques et mécaniques ; la fabrication du transis- tron est alors terminée.
L'avantage le plus important de ce procédé réside dans le fait qu'on utilise pour former la base une couche alliée, à la place d'une couche diffusée. Pour réaliser une couche de connexion de base, entre la région active de base et les contacts de base, on uti lise communément une couche diffuse. Comme on l'a indiqué précédemment, cette couche diffusée, dans certains dispositifs, n'est pas, en mettant les choses au mieux, plus fortement dopée que la couche active de base située sous l'émetteur.
Dans le cas d'un tel dispositif à base mince, on obtient ainsi une résistance relativement grande entre l'émetteur et la base, autre ment dit une grande résistance de feuille. D'autre part, le risque d'attaquer exagérément la couche de base, quand on nettoie la jonction émetteur-base, est très grand. Pour réduire l'acuité de ces problèmes, on peut appliquer une couche diffusée séparée, avant le procédé par alliage suivi d'une diffusion, et on peut utiliser cette couche de la même manière que la couche alliée. Ce procédé améliore considérablement la situation, puisqu'on peut utiliser une couche plus épaisse, en diminuant ainsi la résistance base-émetteur et en pouvant aussi exécuter une attaque raisonnable de l'émetteur.
Cependant, l'emploi de la couche alliée, constitue un perfectionnement indéniable par rapport à l'emploi d'une couche diffusée quelconque.
L'emploi de la couche alliée présente trois avan tages par rapport à une couche diffusée, pour la for mation d'une région extrinsèque de base. Ces trois avantages sont les suivants 1. la distribution des impuretés, dans la couche alliée, est sensiblement homogène au lieu d'être d'une nature graduée, et la résistance électrique de feuille est par conséquent beaucoup plus faible pour une couche d'une épaisseur donnée; 2. l'opération d'alliage est beaucoup plus rapide et moins chère que l'opération de diffusion<B>;</B> 3. on peut produire facilement et rapidement des couches relativement épaisses.
L'opération, dans laquelle on forme par alliage le contact de collecteur, avant l'opération d'alliage et de diffusion de l'émetteur, simplifie le traitement du dis positif. Si on ne procédait pas ainsi, la formation du contact de collecteur par alliage devrait être précédée par enlèvement d'une couché N produite pendant la diffusion. Ceci revient à dire qu'on a supprimé une opération supplémentaire, ainsi qu'une variable sup plémentaire de la profondeur de placement du con tact du collecteur.
Les opérations d'alliage et de soudure peuvent être exécutées avec du plomb ou d'autres métaux, de façon que la structure finale n'ait besoin d'aucun métal à point de fusion inférieur à 3000 C ; ceci signifie naturellement qu'on peut faire subir au dis positif une cuisson à une température relativement élevée et qu'on peut obtenir ainsi un transistron plus stable pendant son utilisation à des températures éle vées. On va indiquer ci-dessous les principales carac téristiques des dispositifs fabriqués conformément au procédé décrit.
<I>Courant de coupure collecteur-émetteur</I> I \ , pour VEB = O et VCES = 160 V 1 milliampère <I>Tension disruptive collecteur-émetteur</I> BVCro , pour Icro = 100 ma et pour Ir, = 0, 100 volts <I>Voltage de saturation collecteur-émetteur</I> VCErsaT> > pour<B>le.</B> = 10A et pour Ir, = 1A, 0,12 volt <I>Voltage de saturation</I> base-émetteur VBE(SAT), pour<B>le</B> = 10A et pour IB =<B>IA,</B> 0,
45 volt <I>Durées de commutation mesurées pour</I> IC = 10A, IB = 1A, VCE = 20V, IB (coupure) = 3 volts, appliquées par l'intermédiaire d'une résistance de 3 ohms, temps d'élévation . . . . . 2 microsecondes temps de chute . . . . . . 1 microseconde temps d'emmagasinage . . .
3 microsecondes Gaina <I>de courant du facteur de transmission</I> <I>du courant direct continu de court-circuit</I> <I>de l'émetteur ordinaire,</I> hI,E, pour IC = 10A et pour VCE = 2V 55 Frequence <I>de coupure du gain de courant</I> <I>des petits signaux</I> f,,,, pour IC = lA et pour VCE = 10V, 120 kilocycles Dans le tableau ci-dessus, VEB est le voltage à courant continu entre la base et l'émetteur, VCEs est le voltage entre le collecteur et l'émetteur,
avec la base court-circuitée sur l'émetteur, VCE est le voltage à courant continu entre le collecteur et l'émetteur BVCEO est la tension disruptive avec la polarisation inverse entre le collecteur et l'émetteur et avec la base ouverte, ICEO est le courant de coupure du collecteur avec la base ouverte, IF est le courant de base (cou rant continu), et Ir est le courant du collecteur (cou rant continu).
Ce transistron présente de nombreux avantages de fonctionnement par rapport aux transistrons ordinaires formés par alliage suivi d'une diffusion. Puisque la résistance de base a été réduite dans le transistron décrit, les chutes de potentiel de saturation respectives VBECSATi entre la base et l'émetteur d'une part et entre le collecteur et l'émetteur d'autre part, sont con sidérablement plus faibles.
Les temps de montée et de chute sont plus courts, pour le dispositif utilisé comme commutateur, en particulier quand la source de commande du dispositif se rapproche d'une source à voltage constant, comme c'est le cas dans la plupart des circuits de commutation de puissance. La trans- conductance du dispositif, c'est-à-dire le taux de variation du courant du collecteur par rapport à une augmentation du voltage de base, est améliorée,
c'est- à-dire est beaucoup plus grande dans les dispostiifç fabriqués conformément au procédé décrit. Puisque la résistance extrinsèque de base du dispositif est ex trêmement faible, la résistivité du collecteur peut être assez grande pour réaliser une tension disruptive BVcr,n dépassant 150 volts, tout en conservant, pour la résistance en série de ce transistron et pour son paramètre VCE(gAT) qui en dépend étroitement,
des valeurs améliorées par comparaison avec les transis- trons ordinaires à alliage suivi d'une diffusion.