В 1955 г. появилось сообщение о ведущихся в США разработках сплавных кремниевых триодов. В СССР производство кремниевых триодов началось позднее, после получения монокристаллического кремния с удовлетворительными свойствами.
Первые советские кремниевые транзисторы П101-П103 были разработаны в 1956 году в московском НИИ-35 "Пульсар"; в 1957 году начато их производство на Опытном заводе при НИИ.
Они оказались довольно удачными, в дальнейшем получили новый (холодносварной) корпус, и под названиями МП101-МП103 (для военки) и МП111-МП113 (ширпотреб) выпускались очень долго. При этом какое-то время транзисторы в холодносварном корпусе выпускались и со старым названием.
Маломощные, низкочастотные (максимальная частота усиления в зависимости от типа 200-1000 кГц). Здесь подробные данные на них. Вариант П101Б - малошумящий.
Серийные производители - "Светлана" (Санкт-Петербург) и с 1963 года Александровский ЗПП, более известный позднее как "Элекс" (г.Александров Владимирской области).
Кстати, в 1960ые годы процент выхода годных транзисторов для этого типа составлял 19.3%; что было не очень хорошо...
 |
 |
 |
 |
 |
 |
здесь какой-то непонятный логотип. К сожалению, печать на транзисторе сильно смазана |
В пластинку кремния 1 вплавлены два электрода — эмиттерный 2 и коллекторный 3, соединенные отводами 4 с выводами ножки 5. Пластинка кремния имеет также базовый омический контакт с никелевым кристаллодержателем 7, приваренным к ножке триода 8. После того как триод полностью собран, он герметически заваривается в корпус 6.
Для производства сплавных кремниевых триодов применяется монокристаллический p-кремний с удельным сопротивлением порядка 10-20 ом/см и диффузионной длиной не менее 0,3 мм. Слиток кремния разрезается на пластинки размером 3х3х0,6 мм, одна сторона которых шлифуется и полируется до зеркального блеска. Затем в центре пластинки с помощью ультразвука просверливается глухое отверстие цилиндрической формы с толщиной перемычки 200—250 мк, которая затем уменьшается до 50—70 мк травлением в смеси плавиковой и азотной кислот. В подготовленную пластинку вплавляют коллекторный и эмиттерный электроды. Необходимость задания малой исходной толщины базы объясняется тем, что после термообработки кремния резко уменьшается диффузионная длина неосновных носителей тока.
Эмиттерный и коллекторный переходы создаются вплавлением в пластинку p-кремния сплава олова с фосфором, которое осуществляется в атмосфере очищенного водорода при температуре 850°С. В процессе вплавления кремний растворяется в олове, а при охлаждении раствора выпадает почти в чистом виде с незначительными остатками олова. Этот рекристаллизованный слой кремния обладает электронной проводимостью. В результате, с обеих сторон базы возникают два электронно-дырочных перехода. Диаметр эмиттерного перехода примерно в 2 раза меньше коллекторного. При таком соотношении диаметров, сочетающемся со строгой соосностью переходов, достигается максимальная величина коэффициента усиления по току.
Интересно остановиться на некоторых особенностях процесса вплавления, являющегося основным в производстве триода. Из-за уменьшения диффузионной длины в результате термообработки нежелательно проводить вплавление при очень высоких температурах порядка 900—1000° С. Но олово не смачивает поверхности кремния и не приплавляется к нему при температурах ниже 950° С. Поэтому используется флюс — фтористый цезий, имеющий точку плавления 684° С и образующий легкоплавкую стеклообразную массу с пленкой SiO2, которая покрывает поверхность кремния. Это позволяет осуществить вплавление олова в кремний при температурах порядка 800—850° С. Олово смачивает очищенную флюсом поверхность кремния и, как отмечалось выше, растворяет его. Растворимость кремния в олове при таких температурах невелика, так что фронт вплавления проникает в кремний на небольшую глубину и практически не нарушает заданную геометрию переходов. Следует учесть, что высокая температура, необходимая для вплавления олова в кремний, обусловливает большую активность кремния к примесям, содержащимся в водороде. Поэтому водород должен очень тщательно очищаться, в основном, от кислорода и паров воды.
После вплавления эмиттера и коллектора пластинка кремния с переходами подвергается травлению в горячей щелочи, а затем к ней приплавляется базовый омический контакт. Базовый контакт кремния с кристаллодержателем осуществляется с помощью прокладки из сплава свинца с серебром. Пластинка прочно приплавляется к кристаллодержателю, что обеспечивает получение контакта с достаточно хорошими омическими свойствами. После вторичного травления в горячей щелочи на протравленные и высушенные переходы наносится тонкий слой кремнийорганического лака, который защищает переходы от внешнего воздействия, стабилизируя тем самым, параметры триода. На последующих операциях припаиваются выводы, триод собирается на ножке и герметизируется.
Источники:
1. Полупроводниковые диоды и триоды и их применение. Сборник статей. - Центральное бюро технической информации, Москва - 1958.
2. Я. А. Федотов, Ю. В. Шмарцев. "Транзисторы", Издательство "Советское
Радио", Москва - 1960
3. Бройде Абрам Маркович и Тарасов Федор Иванович. Справочник по
электровакуумным и полупроводниковым приборам. М.-Л., Госэнергоиздат, 1961. (Массовая
радиобиблиотека. Вып. 383).
4. Справочник радиолюбителя. Издание третье. Под общей редакцией А. А. Куликовского. - М.-Л.: Госэнергоиздат, 1961 (Массовая радиобиблиотека, вып. 394)
5. Справочник начинающего радиолюбителя.
Под общ. ред. Р. М. Малинина - М.-Л.: Госэнергоиздат, 1961 (Массовая радиобиблиотека, вып. 400)
6. Л. С. Горн и Б. И. Хазанов. Транзисторы в радиометрической аппаратуре. - Госатомиздат, Москва - 1961.
7. Гурлев Д.С. Справочник по электронным приборам. К.: "Государственное издательство технической литературы УССР", 1962.
8. Транзисторы и
полупроводниковые диоды. Под общей
редакцией И. Ф. Николаевского.- Москва,
Связьиздат, 1963.
9. Д. С. Гурлев. Справочник по электронным приборам. Издание третье, дополненное.- Киев,
издательство "Технiка", 1964.
10. Автоматизация производства и промышленная электроника. В 4 тт. Гл. ред. А.И. Берг и В.А. Трапезников т. 4. М., "Советская энциклопедия", 1966 (Энциклопедия современной техники. Энциклопедии. Словари. Справочники). т. 4. Телекомандование - Ячейки стандартные.
11. Д. С. Гурлев. Справочник по электронным приборам. Издание четвертое, переработанное и дополненное.- Киев, издательство "Технiка", 1966.
12. Лабутин В. К. Транзисторы. Издание второе, переработанное и дополненное. Москва, "Энергия", 1967. (Массовая радиобиблиотека. Вып. 638.)
13. В. Леонтьев, В. Фролов. Справочный листок. Параметры и цоколевки плоскостных транзисторов, разработанных до 1964 года. - "Радио", №2, 1968.
14. Черкашина А.Г. Элементы автоматики на варикапах. М, «Энергия», 1968. (Б-ка по автоматике. Вып. 297).
15. В.Н. Дулин. Электронные приборы. М., «Энергия», 1969.
16. Венёвцев М. К. Переделка ламповых приемников на транзисторные. М., «Энергия», 1969. (Массовая радиобиблиотека. Вып. 689).
17. Петър Кисьов, Георги Стоянов. Справочник по полупроводникови диоди и транзистори. Техника - София, 196?.
18. Справочник радиолюбителя. Р.М. Терещук, Р.М. Домбругов, Н.Д. Босый, С.И. Ногин, В.П. Боровский, А.Б. Чаплинский. В двух частях. Изд. 6-е. Ч.1.- Киев: "Технiка", 1970.
19. Кривоносов А.И. Термодиоды и термотриоды, М., «Энергия», 1970. (Б-ка по автоматике. Вып. 374).
20. В.Ф. Арховский. Схемы переключения аналоговых сигналов. М., "Энергия", 1970 (Б-ка по автоматике. Вып. 419).
21. Справочник по полупроводниковым приборам. Лавриненко В. Ю. Изд. 6-е. "Техника", 1971
22. Белов И.Ф., Дрызго Е.В. Справочник по транзисторным
радиоприемникам. Изд. 2-е, испр. и доп. М., "Советское Радио", 1973.
23. Атанас Шишков. Транзистори и диоди. Кратък справочник.
Второ допълнено издание. София, Държавно издателство "Техника". 1981.