Brevet FR2317773A1 — publié le 19770204

L'invention a pour objet -wn transistor à fort temps de transit. Dans les transistors bipolaires normalement utilisés comme rAststances négatives ou comme amplificateurs, le temps de transit des porteurs de charge est en général faible devant la période. Plus précisemment, si T est le temps de transit des porteurs, w, la pulsation de l'oscillation engendré ou à amplifier, on choisit wT Il est néanmoins possible d'obtenir un fonctionnement en ampli- ficateur ou oscillateur pour des dimensions du transistor-telles que wT > I. Ceci conduit par ailleurs à disposer d'une base de temps constituée par le temps de transit dans le transistor, phénomène utilisable dans les circuits digitaux. La présente invention a pour objet un transistor de ee-type. Le transistor conforme à l'invention pour amplifier un signal, est associé à un circuit de sortie accordé sur une fréquence de pulsation. Son angle de transit wT est compris entre 2p#et (2p + I > BS avec p entier et p > I, T étant le temps de transit des porteurs libres dans le transistor. t'invention sera mieux comprise au moyen de la description ciaprès en se référant aux dessins annexés parmi lesquels la figure I est un schéma d'un transistor selon Invention la figure 2 est un schéma équivalent approximatif pour les fréquences très élevées la figure 3 est un diagramme explicatif ; la figure 4 est un exemple de réalisation. Sur la figure I, on voit représenté de façon très schématique un transistor comportant un émetteur I, de type n, une base 2 de type p, et un collecteur 3 de type n. Le collecteur de type n et la base sont les parties actives du transistor. Le temps de transit: est le temps mis par les porteurs de charge de type n pour traverser la base et le collecteur soit T = TB + TG L'ensemble est supporté par un substrat 4 de type n+. T étant le temps de transit dans la base, Tç est le temps de transit dans le collecteur dans le cas ou le potentiel du collecteur est plus élevé que celui de l'émetteur Dans les transistors classiques, si w est la pulsation du signal à amplifier on s 1arrange pour que wT, soit w (TB + T ) soit voisin de zero et en tous les cas très inférieur à I. En effet on peut démontrer que si gm est la pente du transistor, le rapport entre l'amplitude du signal d'entrée et celle du signal de si wT I; ce qui est le cas des transistors classiques, on peut écrire que Is gm Ve Ceci conduit bien evidemment à un dimensionnement convenable de la base et surtout du collecteur, qui en général est beaucoup plus épais. L'invention consiste principalement à dimensionner l'ensemble base-collecteur de façon à avoir wT > I tout en conservant à l'ensemble émetteur-base une conffgurationtelle que le dispositif puisse encore amplifier. Le schéma équivalent approximatif pour des fréquences tros élevée est représenté figure 2. Il comprend une résistance R et une capacité CI. montées en série entre deux pales respectivement d'entrée et de sortie d'un qua tripale, une capacité C2 montée en pont entre les deux bornes d'entrée, et la résistance négative montée en pont entre les bornes de sortie. tes courants circulant sont indiqués par les flèches. é indique la masse. On voit sur la figure 3 les variations de la fonction en fonction de wT 2 cette figure indique, que pour conserver au mieux l'aptitude à amplifier, il faut travailler au voisinage de wT = (2p + I)Cr?, p5I L'invention est donc relative à un transistor dimensionné de telle façon que I) il dispose, à l'intérieur, d'un temps de transit approprié à l'application visée. 2) selon la valeur du temps de transit, l'application utilisera soit le retard incorporé dans le transistor comme base de temps, soit 1' existence d'une résistance négative apparente, soit les deux. 3) les phénomènes pré-cités sont utilisés dans des circuits logiques ou analogiques. Ce transistor diffère des transistors usuels par la zone active du collecteur essentiellement. Autrement dit, pour une structure géométrique et physique donnée de ltémetteut et de la base, la zone collecteur est - plus épaisse ; - moins dopée ; - et a donc une tension de claquage plus élevée que dans le cas du transistor usuel. A titre d'exemple illustratif, dans un transistor usuel capable d'amplifier à 46 Hz (ou de commuter à la vitesse correspondante), à une structure approppriée émetteur-base, correspondront par exemple, càté collectear, les valeurs suivantes - épaisseur 6 microns ; - dopage 1015 At/cm3 - tension de claquage I5 volts. Avec un angle de transit de# + (fonctionnement avec résistance négative), le transistor selon l'invention aura les caractéris- tiques suivantes - zones émetteur-base identiques avec cas du transistor usuel ; épaisseur de collecteur W = IBu ; - dopage 3. IOI4/cm) ; - tension de claquage 45 volts. Bien entendu l'invention ne se limite pas aux exemples décrits. On peut par exemple l'appliquer aux transistors à effet de champ. La figure 4 montre un transistor à effet de champ de type MOS comportant un substrat 10 de type p, deux électrodes de source et de drain Il et I2 de type n et une grille de commande 13 isolée du substrat par une couche d'oxyde 14. La distance D grille-drain est choisie conformément à l'invention de façon que wT produit de la pulsation par le temps de transit soit compris dans la gamme définie par 11 invention. RwVENDICATIONS 1. Transistor à fort temps de transit comportant un ensemble d'entrée et un ensemble de sortie, et associés à ces deux ensembles des circuits accordés sur une pulsation prédéterminée w, caractérisé en ce que les dimensions du transistor sont telles que le temps de transit des porteurs libres étant égal à T,le produit wT soit supé rieur à . 2. Transistor selon la revendication 1, caractérisé en ce que ltensemble d'entrée est constitué par un couple émetteur-base, l'élément de sortie par un couple base-collecteur. 3. Transistor suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la base ayant une épaisseur négligeable par rapport à celle du collecteur, l'épaisseur W du collecteur détermine le temps de transit. 4. Transistor selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble d'entrée comprend une source et une grille, l'ensemble de sortie ladite grille et un drain, la distance grille-drain déterminant le temps de transit des porteurs libres. 5. Circuit logique, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un transistor selon la revendication 1, la base de temps de ce circuit étant déterminé par ledit temps de transit. 6. Circuit analogique, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un transistor selon la revendication 1, l'angle de transit étant ajusté pour que ledit transistor se présente comme une résis tance négative (2p + I)# # wT #2(p + I)#, p entier 0