Зи - Физика полупроводниковых приборов том 1 (989591), страница 31
Текст из файла (страница 31)
З.б.б. Транзисторы с проницаемой базой [70) Трехмерное изображение транзистора с проннцаемой базой приведено на рис. 40. Прибор имеет четырехслойную структуру: подложку из СзаАз п+-типа, слой эмиттера из баАза-типа, фигур- Я7 Биполярные транзисторы Еаат екааарный мжлаллт ба~В лаааергнуа~ г7~аннай аа Наль~ааалва с териаА Эмиттеанььй ~еантак и Рис. 40. Транзистор с пропицаемой базой !701. Яол тел атаа и Ф Рис. 4!. Эквипотенщиальные линии отдельной ячейки транзистора с пронинаемой базой при различных условиях смещения ~70).
а — при УВВ=О В; б — при ~  — — О,З В; в — при УВВ=0,5 В. Глава 8 ную металлическую сетку (из вольфрама толщиной 200 А), образующую барьер Шоттки высотой 0,8 В, и слой коллектора п-типа. Ширина металлических полосок и зазоры между нимисоставляют 1600 А. При изготовлении транзистора с проницаемой базой были использованы рентгенолитография и эпитаксиальное наращивание полупроводникового слоя над металлическим слоем. На рис. 41 приведены теоретически полученные э!4випотенциальные линии в поперечном сечении прибора для трех различных условий смещения. На рис. 41, а к коллектору приложено напряжение 1 'В, а база и эмиттер заземлены. При движении от эмиттера к коллектору электроны должны пройти через область с отрицательным потенциалом, т.
е. над потенциальным барьером. В центре зазора между металлическими полосками барьер наиболее низкий (0,25 В), а около границы металл — полупроводник барьер наиболее высокий (0,6 В). Наличие высокого барьера обусловливает малую плотность тока в цепи коллектора ( 5 А/см'). Однако, если сместить базу в прямом направлении на 0,3 В (рис, 41, б), барьер понизится и плотность коллектор- ного тока возрастет до 900 А/см'. При дальнейшем повышении смещения на базе накопление носителей приведет к ограничению тока пространственным зарядом (рис. 41, в). Коэффициент усиления по току в схеме с общей базой при смещении на базе ниже 0,4 В остается выше 0,99 благодаря потенциалу барьера Шоттки.
Когда напряжение на базе достигает 0,5 В, величина а, уменьшается до 0,96, а при дальнейшем повышении напряжения на базе аз резко снижается. При оазовой сетке с достаточно малыми межэлектродными зазорами и при соответствующих концентрациях носителей за счет барьерного ограничения тока можно получить высокие плотности управляемых токов и, как следствие, большую крутизну и высокую предельную частоту /„„а, прибора.
Название «транзистор с проницаемой базой» происходит из аналогии с биполярным транзистором (протекание тока, управляемого барьером) и из аналогии (по структуре) с транзистором с металлической базой 170). На первых образцах приборов !70) были получены Г„„„е = 17 ГГц, коэффициент усиления 13 дБ на 4 ГГц, коэффициент шума 3,5 дБ на 4ГГц. Численное моделис ование указывает на возможность значительного увеличения при соответствующем масштабировании размеров. ЛИТЕРАТУРА 1, Вагг!ееп 3., Вга11а!и %.
Н. ТЬе Тгапяз1ог, А 8еписопдпс1ог Тг!ог)е, Рдуз, йео., 74, 230 11948). 2. 3ЬосИеу %, ТЬе ТЬеогу о1 р — п Липс1!опз !и Яеписопдпс1огз апд р — и Зппс1!оп Тгапяз1огз, Ней Зузк Теей.,/., 28, 435 (1949). 3. На1! К, Х., 1)пп!ар %. С. р — п 3ппс1!опз Ргерагед Ьу 1гпрпг!1у О!!!из!оп, РЬуз.
Рео., 80, 487 1!980). Виполярные транзисгиоры 4. Теа! б. К., БрагЬв М., ВиеЫог Е. Огож1Ь о1 бе~и~аи!шп Б!пд!е Сгув!а!з Сои!а!и(пд р' — и ЛипсИоия, )оНуз, Кео., 81, 637 (1951). 5, Р1апп %. Н. Рг!пс!р1еь о! 2опе-Ке(!п(ид, Тгапь. А1МЕ, !94, 747 (1952)„ 6. ТапепЬаши М„ТЬогиав Р. Е. Р!1!изей ЕтИ(ег апй Вмв БШсоп Тгапв( ° ь(ог, Ве1! Ядзг. ТесН. Л., 35, 1 (1'956), 7. ТЬеиегег Н.
С., К!е!гпас!г Л. Л., 'Ьоат Н. Н., СЬгЫепвоп Н, ЕрИах1а! РИ!изей Тгапв!з1огь, Ргос. !КЕ, 48, '1642 (1960). 8. Ноегп! Л, А, Р!апаг БИ1соп ТгапвЫог апй Р!ойея, 1КЕ Е!ес!гоп Реч(сев Мее(., %азЫпфоп, Р. С., 1960. 9. ЬевреИег М. Р. Веагп-Ьеай ТесЬпо!оду, Ве11 БуяЬ ТесН, Л., 45, 233 (1966). 10, БЬосЫеу %., Ы. Б. Ра1еп1 2,787,564 (1954). Рог а ч!ечг оп 1оп ипр1ап1аИоп, ьее СиЬЬопз Л.
Р. 1оп 1гир!ап1аИои ш Беиисопйис1огз — Раг1 1, Капде РЫпЬибоп ТЬеогу апй Ехрепгпеп1з, Ргос. 1ЕЕЕ, 56, 295 (1968), 11. 1.аЬш(а Е. Р., С1егпепз Л. Т. 1п1ецга1ей С(гсиИ ТесЬпо1оду, (п К(й К, Е., Ойгиег Р. Р., Ейь„Епсус!орей(а о1 СЬеииса! ТесЬпо1оду, %Иеу, Ь!. У., 1980. 12. РЫИ!рв А. В. ТгаизЫог Еи9!пеег!пд, Мсбгаъ-НИ1, Ь!. У., 1962. 13.
Оаг1пег %. %. Тгапь)ь(огз, Рг1пс1р1е, Рев!дп апй АррИсаИоп, Р. Чап Хоь(- гапй, Рписе1оп, Ь!. У., 1960. 14. БЕЕС (Беписопйис1ог Е1ес1гоп!св ЕйисаИоп Соиии)Иее), 4 чо1з. (1) Ай!ег К, В., Биий А, С., Ьопрп! К, 1.. 1п1гойисИоп 1о Беги(сопйис!ог РЬуз!сз. БЕЕС, Чо1. 1, %Иеу, Ь!. Х., 1966. (2) бгау Р. Е., Ре%И( Р., Воойгоуй А. К., СИЬЬопв Л.
Р. РЬув)са! Е1ес1гоп1сз апй С1гсш1 Мойе1з о! ТгаивЫогь, БЕЕС, Чо1, 2, %Иеу, Ь!. У., 1966. (3) Беаг1е С. Ь., Воойгоуй А. К., Аиде!о Е. Л.,бгау Р. Е., Рейегзоп Р.О. Е!егпеп1агу С1гсш1 РгорегИев о! ТгапяЫогз, БЕЕС, Чо!, 3, %Иеу, Х, У„ 1966. (4) ТЬогп(оп К. Р., Ре%И( Р., СЬепеИе Е. К„Свау Р. Е. СЬагас1ег1- яИсв апй Ь!гпИаИопз о! ТгапвЫогь, БЕЕС, Чо). 4, %Иеу, Ь!. У., 1966, 15, РгИсЬагй К. 1.. Е!ес1г!са1 СЬагас1егЫ!сь о1 Тгапв!ь(огь, Мсбгаю-НИ1, Ь).
У,, 1967. 16, ОЬапйЫ Б. К. Беги!сопйис1ог Рожег Реч!сеь, %Иеу, Ь!. У., 1977. 17. МиИег К. Б., Каиипь Т. 1. Реч!се Е1ес1гошся !ог 1п1еага1ей С!гсиИь, %Иеу, Х. У., !977. 18, ЛоЬпьои Е. О. РЬуь!са! Ь!гпИаИопз оп Ггециепсу апй Роъег Рагате1егз о( ТгапьЫогь, 1ЕЕЕ 1п1. Сопч. Кес., Р1. 5, р. 27 (1965). 19. МоИ Л. 1, Коза 1. М. ТЬе Ререпйепсе о! ТгапьЫог Рагагие1егз оп йе Р1- ь1пЬиИои о! Вазе 1.ауег Кеь!вИчИу, Ргос, 1КЕ, 44, 72 (1956). 20. Леьрегв Р. О. А.
Меавигегпеп(ь !ог В!ро!аг Реч!сез, 1п Чап йе %!е1е Р., Еид! %. 1.„Леьрегв Р. б., Ейь., Ргосеьв апй Речйсе МойеИщ !ог 1п1едга(ей С!гсш1 Рея!9п, Ь!оогйЬоИ, 1.еуйеп, 1977. 21. Ошиие1 Н. К. Меазигегпеп1 о! йе Ь!шпЬег о! 1гприпИев !п йе Вазе 1.ауег о! а ТгапьЫог, Ргос, 1РЕ, 49, 834 (196!). 22. Рауие К. Б., Бсачигсо К. Л., О!ьоп К. Н., Ь!асс! Л. М., МоИпе К.
А. Рийу 1оп-1гир!ап1ей В1ро!аг Тгапь!ь1огь, 1ЕЕЕ Тгань. Е1ес(гоп Рео(сез, ЕР-21, 273 (1974). 23. БаЬ С. Т,, Ь!оусе К. Ь!., БЬосЫеу %. Сагг!ег Оепега1Ьап апй КесогиЫпа1!ои !п р — и ЛиисИоп апй р — л ЛипсИоп СЬагас1ег!яИсь, Ргос. ИЕ, 45, !228 (1957). 24, %егпег %. М. ТЬе 1пИиепсе о! Г!хей 1п1ег1асе СаЬгдев оп Сиггеп! Оа1п Га1- 1ои1 о! Р!апаг л — р — и Тгапь!з(огз, Л. Е1ес1госНенп Зос., !23, 540 (1976). 25. %еЬз1ег %. М. Оп йе Ъаг(аИоп о! ЛипсИоп-ТгапвЫог Сиггеи1 АгпрИИсаИоп Гас(ог Ый ЕтИ(ег Сиггеп1, Ргос. 1КЕ, 42, 914 (1954).
26, 1.апуоп Н. Р. Р., Ти11 К. А. Вапйдар Ь!аггочг!пд!п НеачИу Рорей БИ!соп, ТЕЕЕ ТесЬ. Р!д., 1и1. Е!ес1гоп Реч)се Мее1., 1978, р. 316. 200 Глава 3 27, МсСга1Ь Е. Л., Хачоп О. Н. Рас1огз Ьпп(1(пд Сиггеп1 Оа!п !и Розг Тгапв(- з(огз, 1ЕЕЕ Ттапь. Е1ес1топ Оппсез, Е0-24, 1255 (1977). 28, Рооп Н, С., бипппе1 Н, К„5сЬаг(е11ег О. 1.. Н!дЬ 1и!ес1!оп 1п Ершах!а1 ТгапяЫогв, 1ЕЕЕ Ттапв. Е1ес1топ Оео1сеь, Е0-16, 455 (1969), 29. К(гй С.
Т. А ТЬеогу о1 ТгапзЫог Си1о11 Ргег(иепсу (!т) Ра11-О!1 а1 Н!аЬ Сиг. геп1 Оепз!1у, 1ЕЕЕ Ттапв. Е!ее!топ Оеисев, Е0-9, 164 (1962). 30, Могап1 М. 1. 1п1гог1исИоп 1о Зеппсопдпс(ог Оеч!сез, Адд!воп-Без!еу, Кеад1пд, Мазь. 1964. 31. Еаг!у д. М. ЕИес!з о1 Зрасе-СЬагде Ьауег %!деп(п6 !п Липс!!оп ТгапвЫогв, Ртос. !КЕ, 40, 1401 (1952). 32, ЕЬегз д. Л., Мо11 Л., 1.. Ьагде-5!арпа! ВеЬачРог о1 Зипс1!оп ТгапяЫогв, Ртос. 1КЕ, 42, 1761 (1954). 33. дергая!! Н, С. Кеч1е~ч о1 Моде!я 1ог В!ро!аг Тгапв!в(огз, !п Ке1. 20. 34.
Ое1геы 1. Е. Моде11пд ЬЬе В!ро1аг ТгапзЫог, Е!яеч!ег, И, У., 1978. 35. бшпте! Н. К., Рооп Н. С. Ап 1п1едга! СЬгаде Соп1го! Моде1 о1 В!ро1аг Тгапв!в(огя, Ве!! Яуьг. ТесЬ.,1., 49, 827 (1970), 36. Тяйагпа1о К., АЬаьа1и У„Жа1аг! У., Кпяапо У., Н!тозе У., Ь!аЬагпига б. Агзеп1с-1гпр1ап1ед ЕтИ1ег апд Из Арр!!саВоп 1о УНР Ро~чег Тгапяв(огз, 7рп.
1. Арр1. Р!гуя., 17, Вирр!., 17-1, 187 (!977). 37. ЕсЬчагдз К. РаЬг!са1!оп Соп(го! 1ь Кеу 1о М(его~чаче Рег1оппапсе, Е1ес1топгсв, 41, 109 (РеЬ. 1968). 38. %ап6 А. С. М., КаЫЬапа 5. ЬеаИаде апд йртт Оедгада!!оп !и М!сгоччаче В!ро!аг Тгапяз1огя, 1ЕЕЕ Ттапя. Е1ес1топ Оео)сез, Е0-21, 667 (1974). 39.
РаггИо 1.. С., Раупе К. Б., 8еЬ(е1 Т. Р., КоЬ!пзоп МсО., Кеп(1!пег О. %., Роя! О. Е., Р!е1д К. Ь. ТЬе Кедис11оп о1 Егп!11ег-Со!!ес1ог 5Ьог(з(п а Н18Ь5реед, А11 1гпр1ап1ед, В!ро1аг ТесЬпо!оду, !ЕЕЕ ТесЬ. О!д., 1п1. Е!ес1гоп Оеч!се Мее1,, 1979, р. 348. 40. Рг!1сЬагд К. 1, Апре!1 Л. В., Ад!ег К, В„Еаг!у д, М., ВеЬь(ег %. М. ТгапяЫог 1п1егпа! Рагагпе1егв !ог 5гпа!1-5!арпа! Кергевеп1аВоп Ртос. 1ЯЕ, 49, 725 (1961). 41, Мо!! Л.
1.. РЬуясз о1 Веппсопдис1огя, Мсбга~ч-Н1!1, Ь!. У., !964. 42. Оаи А. К., М!1га К. Ь!., СЬоидЬпгу Ь!. К. О. Сп1о!1 Ргецпепсу о1 а ОПН ТгапяЫог, Бо11д Б1а!е Е1ес1топ„10, 359 (1967), 43. КпгоЬачча К. Ротчег %ачея апд 1Ье Бса11ег!пд МаЫх, 1ЕЕЕ Ттапк Л4!стоиаое Тресту Тесй., МТТ-13, 194 (1965). 44.
Я-Рагагпе1ег ТесЬп!царев 1ог Рав1ег, Маге Асспга!е Ь!е1ччогй Оез!дп, Арр!!са- 1!оп Ь!о1е 95-1, Неа!егг-Распатй .!., 18, Ь!о. 6 (РеЬ. 1967), 45. Ь!!е!яоп Е. б. ВеЬач1ог о! Ь!о!зе Р1дпге !и Липс1!оп Тгапяь1огв, Ртос. !КЕ, 45, 957 (1957). 46. СооЬе Н. Р. И!сгоиаче ТгапяЫогз: ТЛеогу апд Оев!дп, Ртос. 1ЕЕЕ, 59, 1!63 (1971).
47. Уаи 1.. О., Тяа1 Т. Ь!. РаЬг!саВоп о1 а Ьоъ-Хо!зе Веагп.Ьеадед М!сгоччаче В!ро1аг ТгапяЫог Ьу Е1ес1гоп апд РЬо1о1!1ЬодгарЬу, 1ЕЕЕ Ттапь, Е(ее!топ Оса!сея, Е0-25, 413 (1978). 48. ЯаЬа! Т., ЯипоЬага У., ЗаЬаЫЬага У., Мпго1а 1. 51ерред Е1ес1годе ТгапзЫог, 1рп, .1.
А рр!. Р!щь., 16, Вирр!., 16-1, 43 (1977). 49. АгсЬег Я. А. Ьои-Ь!о!зе 1гпр1ап1ед-Вазе М1сго~чаче ТгапяЫогз, Зо1!с! Фаге Е!ее!топ., 17, 387 (1974). 50. АШзоп К. Б!!!соп В1ро1аг М!сгочтаче Рочтег Тгапв!я(огз, !ЕЕЕ Ттапь. М1стожаое Тйеоту Тесй., МТТ-27, 4!5 (1979). 51. Овраг 5. Р., 5!ачоп О. Н., Теег!!пс1с К. чч'. ТгапзЫог Оев!пд апд ТЬеггпа1 51аЬ!1!!у, 1ЕЕЕ Ттапк Е1ес!топ Рео)сеь, Е0-20, 527 (1973). 52. АгпоЫ К, Р., 2огод(ы О. 5. А !!иап1!1а1!че 5!иду о1 Епи11ег Ва11аз1!пд, 1ЕЕЕ Ттапь. Е1ес1топ Оеисеь, Е0-21, 385 (1974). 53, ТЬогп1оп С. 0„5!пппопз С. О. А Ие~ч Н!аЬ Спггеп1 Моде о1 ТгапзЫог ОрегаИоп, 1КЕ Ттапь. Е1ес1топ Эеогсез, Е0-5, 6 (1958).
Глава 4 ТИРИСТОРЫ 4.1, ВВЕДЕНИЕ Тиристорами называют большое семейство полупроводниковых приборов, которые обладают бистабильными характеристиками и способны переключаться из одного состояния в другое. В одном состоянии тиристор имеет высокое сопротивление н малый ток (закрытое, или выключенное состояние), в другом — низкое сопротивление и большой ток (открытое, или включенное состояние).
Принцип действия тиристора тесно связан с принципом действия биполярного транзистора, в котором и электроны, и дырки участвуют в механизме проводимости. Название «тиристор» произошло от слова «тиратрон», поскольку электрические характеристики обоих приборов во многом аналогичны. Используя введенное в 1950 г. Шокли [1] понятие транзистора с ловушкой в коллекторе, Эберс предложил двухтранзисторную модель для объяснения характеристик простейшего тиристора — четырехслойного р — гг — р — и прибора [2 ). Подробно принцип действия и первые работающие р — >г — р — а-приборы описаны в работе [31, когорая послужила основой для всех последующих работ по исследованию тиристоров.
Благодаря наличгпо двух устойчивых состояний и низкой мощности рассеяния в эгих состояниях тиристоры обладают уникальными полезными свойствами, позволяющими использовать их для решения п1ирокого диапазона задач (от регулирования мощности в домашних бытовых электроприборах до переклгочения и преобразования энергии в высоковольтных линиях электропередачи), В настоящее время созданы тиристоры, работающие при токах от нескольких милли- ампер до 5000 А и выше и при напряжениях, превышающих 10000 В [4). Принцип действия и способы применения тирнсторов описаны в работах [5, 6). Подробное описание функционирования и технологии изготовления тиристоров можно найти в монографии Ганди [7 ). 4.2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
