Wybrane technologie i konstrukcje scalone

Głównym elementem układów bipolarnych jest tranzystor npn, w którym nośnikami mniejszościowymi w bazie są elektrony o ok. 2.5-krotnie większej ruchliwości niż dziury, co decyduje o wyższości jego właściwości wzmacniających i częstotliwościowych. W niektórych przypadkach trzeba zastosować pojedyncze tranzystory pnp. Względy ekonomiczne nie pozwalają na wprowadzenie dodatkowych operacji do procesu technologicznego w celu wytworzenia tych tranzystorów o optymalnych właściwościach. Realizuje się je więc korzystając ze standardowego procesu wytwarzania dostosowanego do tranzystorów npn.

Jednym z dostępnych rozwiązań jest wykorzystanie struktury podłożowego tranzystora pnp, omówionego wcześniej jako elementu pasożytniczego (rys. 2.1). Analiza ilościowa jest nieco prostsza niż w przypadku tranzystora npn o typowej konstrukcji, ze względu na stałą koncentrację domieszek w warstwie epitaksjalnej stanowiącej obszar bazy tranzystora pnp - w takiej strukturze nie wykonuje się warstwy zagrzebanej. 
Tranzystor ten ma szereg wad:
-    współczynnik wzmocnienia prądowego b tego tranzystora jest niewielki, na ogół nie przekracza wartości kilkanaście do kilkudziesięciu,
-    częstotliwość graniczna jest mała (rzędu 10 MHz) z powodu długiego czasu przelotu dziur  długą bazę (kilku mikrometrową warstwę epitaksjalną),
-    jest mało przydatny do pracy w zakresie dużych prądów, ponieważ za względu na słabo domieszkowaną bazę wchodzi w zakres wysokich poziomów wstrzykiwania przy stosunkowo słabej polaryzacji,
-    wymaga silniejszego domieszkowania podłoża dla redukcji dużej rezystancji szeregowej kolektora,
-    może być stosowany w zasadzie tylko wówczas, gdy kolektor tranzystora pnp jest w schemacie elektrycznym zwarty z podłożem.

Alternatywnym rozwiązaniem jest realizacja w obszarze wyspy tranzystora bocznego pnp:

 
Rys. 2.4 Tranzystor boczny pnp i schemat tranzystora złożonego pnp

Do wykonania emitera i kolektora wykorzystuje się dyfuzję bazową standardowej technologii npn.
Kontakt bazy jest oddalony, a kolektor otacza emiter w celu wychwycenia ewentualnych upływności powierzchniowych (wynikających ze defektów strukturalnych i zanieczyszczeń w warstwie przypowierzchniowej).

Właściwości elektryczne tranzystora bocznego są podobnie niekorzystne jak w przypadku tranzystora podłożowego. Analiza ilościowa jest utrudniona ze względu na efekty dwuwymiarowe i konieczność uwzględnienia w rozpływie prądów pasożytniczego tranzystora podłożowego, który równocześnie pracuje w stanie aktywnym. Poprawa właściwości elektrycznych przez zmniejszanie odległości między emiterem a kolektorem wiąże się ze zwiększeniem rozrzutów parametrów tranzystora bocznego, ze względu na niedokładności fotolitografii i rozrzuty zasięgu dyfuzji bocznej domieszek. Minimalne szerokości bazy są ponadto ograniczone dużymi zmianami głębokości wnikania warstw zaporowych w obszar słabo domieszkowanej bazy w funkcji napięć polaryzacji i możliwością przebicia skrośnego tranzystora.

Problem niewielkiej wartości współczynnika wzmocnienia prądowego tranzystora bocznego i podłożowego pnp można rozwiązać wzmacniając prąd kolektora za pomocą tranzystora npn w układzie tzw. tranzystora złożonego pnp – rys. 2.4. Wypadkowy współczynnik wzmocnienia jest w przybliżeniu iloczynem wzmocnień tranzystorów składowych:

$\beta _{Fw}=\beta _{Fpnp}(\beta _{Fnpn}+1)$

Wadą tranzystora złożonego jest duża wartość napięcia nasycenia, które jest sumą napięcia nasycenia tranzystora pnp i spadku napięcia na złączu emiter-baza tranzystora npn.