Brevet FR2831329A1 — publié le 20030425

tors MOS sous les conducteurs dalimentation du rail. 1 2831329 TRANSISTOR BIPOLAIRE La présente invention concerne un transistor bipolaire, et tout particulièrement un transistor bipolaire capable d'accroître une fréquence de fonctionnement et simultanément d'augmenter la puissance de sortie. La figure 1 représente une vue en plan d'un transistor bipolaire de l'art antérieur dans lequel un émetteur 1-1, une base 1-2 et un collecteur 1-3 sont connoctés respectivement à une fenêtre 1-4 en contact avec une électrode émettrice métallique, à une fenêtre 1-5 en contact avec une électrode de base métallique et à une fenêtre 1-6 en contact avec une électrode de collecteur métallique. Du fait des caractéristiques inhérentes à ce transistor bipolaire, une zone de l'émetteur 1-1 doit être agrandie afin d'accroître la quantité du courant circulant verticalement vers le collecteur. De même, une tension de claquage entre le collecteur 1-3 et 1'émetteur 1-1 doit être accrue afin d'augmenter la tension de polarisation entre le collecteur et l'émetteur. Si la tension de claquage (BVCEO) entre le collecteur 1-3 et l'émetteur 11 est augmentée, il en résulte à 1'effet inverse une diminution de la fréquence limite (fT) du dispositif selon la formule (BVCEO x fT = constante). Par ailleurs, la fréquence maximale d' oscillation (fmax) de ce dispositif est diminuée du fait de la relation (fT/(8nRB x C;c))2, réduisant de ce fait le gain en amplification et, par conséquent, les performances du dispositif. RB désigne ici une résistance de la base et Cc une capacité entre le collecteur et la base. Dans le but d'agrandir la zone émettrice afin d'accroître le courant au collecteur en sortie, la largeur de l'émetteur (W) doit être augmentée perpendiculairement à une longueur (L) de l'émetteur. Du fait de la chute de tension qui apparaît latéralement dans la base dans le sens du passage horizontal d'un courant de base jusqu'à ce que ledit courant de base parvienne à l'émetteur à un niveau élevé correspondant au courant au collecteur, il se produit de façon évidente un effet de concentration de l'émetteur, de telle sorte que le courant au collecteur se concentre sur le bord de l'émetteur. Bien que la largeur de l'émetteur se trouve agrandie, il est possible que le courant ne s'écoule pas dans le niveau 2 2831329 correspondant à la largeur accrue, mais qu'il n'y ai que l'agrandissement de la zone émetteur. De plus, puisque Cc est augmentée de façon superflue, la fréquence maximale d' oscillation (fmax) de ce dispositif est diminuce. Par conséquent, il existe une limite à l'agrandissement de la largeur de l'émetteur prévu pour accroîke le courant au collecteur et, donc, sa puissance de sortie. Un but de la présente invention est de résoudre ce problème. Pour cela, l'objet de la présente invention est de proposer un transistor bipolaire capable de réduire une zone émetkice pour une fréquence de fonctionnement et une puissance de sortie données et de satisfaire la demande relative à un dispositif offrant une puissance de sortie et une fréquence de fonctionnement plus élevées. Plus précisément, l 'invention a pour obj et un kansistor bipolaire comprenant un émetteur, une base et un collecteur, l'émetteur comprenant: - un konc en forme de barre et de section polygonale, et - plusieurs pattes polygonales de section polygonale, connoctées au konc, de telle sorte que le passage du courant est amélioré en augmentant le rapport périmèkelsurface dans un plan de l'émetteur, Selon ce dispositif bipolaire, on agrandit une zone émetkice 2 0 (AE) du dispositif dans le but d'accroi^ke son courant de sortie et, par conséquent, sa sortie. Dans ce but, on agrandit une largeur (W) de l'émetteur perpendiculairement sur une longueur (L) donnce de l'émetteur. Ainsi, à cause de la chute de tension générée latéralement dans la base par la résistance d'une couche de base dans le sens du passage horizontal d'un courant de base jusqu'à ce 2 5 que ce courant parvienne à l'émetteur à un niveau élevé correspondant au courant au collecteur, la tension base-émetteur VBE appliquce à un bord de l'émetteur est plus élevée, tandis que VBE va en décroissant du fait de la chute de tension latérale vers le milieu de l'émetteur, si bien qu'un courant au collecteur (Ic) défini par la formule exp(VBE/VT), o VT représente une tension thermique, est plus élevé le long du bord de l'émetteur pour donner naissance à un effet de concentration de l'émetteur. Par conséquent, malgré l'agrandissement de la largeur émetteur, il se 3 2831329 peut que le courant ne passe pas dans le niveau correspondant à la plus grande largeur. A l'inverse, AE est agrandie. De plus, puisqu'une capacité (Cc) est accrue de façon superflue, la fréquence maximale d' oscillation (fmax) du dispositif est diminuce. En conséquence, plus le périmètre de l'émetteur est long, plus le courant au collecteur passe à un niveau élevé lorsque cet effet de concentration de l'émetteur apparaît. En d'autres termes, plus la valeur périmètre/zone de l'émetteur est grande, par exemple PE/AE, plus la puissance de sortie du dispositif est élevée. Avantageusement, le tronc en forme de barre présente une section polygonale, o une partie du tronc présente au moins une courbe. De préférence, les pattes présentent au moins un côté incurvé. Selon un mode particulier de réalisation, au moins un côté incurvé de la patte de section polygonale est en retrait. D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description faite en référence aux dessins annexés donnés à titre d'exemple qui représentent respectivement: - la figure 1, une vue en plan de haut d'un transistor bipolaire classique, - la figure 2, une vue en plan de haut d'un émetteur d'un transistor bipolaire selon un mode de réalisation préféré de la présente invention, et - la figure 3, une vue en plan de haut d'un émetteur d'un transistor bipolaire selon un mode de réalisation préféré de la présente invention. Comme l'illustre la figure 2, un émetteur 2-1 selon la présente invention comprend un tronc 2-3 en forme de barre présentant une section polygonale et plusieurs pattes polygonales 2-4 connectées au tronc 2-3. Par exemple, dans le cas d'un tronc tétragonal ayant six pattes, si la largeur A d'une patte est égale à 2m, si la distance B entre deux pattes est 3 0 égale à 2m, si la longueur L de chaque patte est égale à 4m et si la largeur D du 4 2831329 tronc est égale à 2,um, alors la largeur totale W de l'émetteur est égale à lO'lm et la longueur totale L du tronc est égale à 22m. La surface (W x L) de la structure planaire de l'émetteur classique, c'est-à-dire la surface générale hors tout de l'émetteur, est de donc égale à 220,um2, et le périmètre de 1'émetteur (2(W + L)), c'est-à-dire sont périmètre général hors tout, est égal à 641lm, de sorte que la valeur de PE/AE est égale à 0,3m. Or, selon la présente invention, le périmètre rcel de l'émetteur ((2A x 6) + (2C x 12) + (2B x S) + (2D x 2)) équivaut à 1481lm, et la surface réelle de 1'émetteur (6 x (2C + D) x A + 5 x B x D) est égale 140m2, de sorte que la valeur de PE/AE est 1,061lm. La valeur de PE/AE de l'émetteur selon la présente invention est donc accrue dans une proportion d'au moins trois fois celle de la structure planaire de l'émetteur classique. En d'autres termes, si la valeur de AE est constante et la valeur de PE est au moins triplée, le courant est trois fois plus important et, par conséquent, la puissance de sortie est également multiplice par trois. De même, si la valeur de PE est constante et la valeur de AE est diminuce selon un rapport de trois, la valeur de CJC se trouve réduite dans la méme proportion afin d'accroître fmax, de même le gain d'amplification de puissance est 2 0 simultanément accru à la fréquence donnée. Comme le montrent les figure 3A à 3D, l'émetteur comprend un tronc polygonal 3-1 qui présente plusieurs courbes, et plusieurs pattes polygonales 3-2, chacune présentant au moins deux côtés incurvés. La forme des troncs 2-3 et 3-1 ou des pattes 2-4 et 3-2 peut être 2 5 modifiée de plusieurs façons, ces figures n'illustrant que des formes possibles. Dans la structure décrite ci-dessus, la présente invention permet de minimiser la réduction de la fréquence de fonctionnement et d'accroître la puissance de sortie, satisfaisant ainsi la demande pour obtenir un dispositif offrant une puissance de sortie la plus grande possible et une fréquence de 3 0 fonctionnement la plus élevée possible, en corrélation avec l'augmentation progressive de la fréquence de communication. Par ailleurs, le coût de fabrication 2831329 d'un tel émetteur pent eke abaissé en réduisant la région de ce dispositif pour la fréquence de fonctionnement et la puissance de sortie données. L'invention n'est nullement limitée aux exemples de réalisation donnés uniquement à titre d'illustration de l'objet de l'Invention. Les enseignements tirés peuvent être facilement appliques à d'autres appareillages. 6 2831329 R E V E N DIC A TIO N S 1. Transistor bipolaire comprenant un émetteur (2-1), une base et un collecteur, l'émetteur comprenant: - un tronc en forme de barre (2-3; 3-1) et de section polygonale, et - plusieurs pattes polygonales (2-4; 3-2) de section polygonale, connectées au tronc, de telle sorte que le passage du courant est amélioré en augmentant le rapport périmètre/surface dans un plan de l'émetteur. 2. Transistor bipolaire selon la revendication 1, dans lequel le tronc en forme de barre (2-3; 3-1) présente une section polygonale, o une partie du tronc (2-3; 3-1) présente au moins une courbe. 3. Transistor bipolaire selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les pattes (3-2) présentent au moins un côté incurvé. 4. Transistor bipolaire selon la revendication 1, 2 ou 3, dans