Гетеропереход

Важнейшее отличие ПТ от БТ

Основные предельно допустимые эксплуатационные параметры полевых транзисторов

1. Максимально допустимо значение тока стока транзистора /_{ct max};

2. Максимально допустимая мощность;

3. Максимально допустимые электродные напряжения U_СИ, U_3И, U_3C;

и максимально допустимое напряжение между подложкой и истоком U_{ПИ max};

4. Частотные свойства ПТ, используемого в качестве усилительного элемента, принято оценивать частотой f_гр на которой коэффициент усиления каскада К_I уменьшается в корень из 2 раз:

5. Температурная зависимость параметров и характеристик ПТ.

Параметры ПТ зависят от температуры. Определяется влиянием температуры на напряжение отсечки (пороговое напряжение) и ток стока. Изменение напряжения отсечки относительно невелико.

При изменении температуры в одну сторону ток стока может как увеличиваться, так и уменьшаться. Температурный коэффициент тока стока может принимать положительное, нулевое или отрицательное значение.

Основными физическими причинами температурных изменений тока стока являются температурные зависимости подвижности носителей и порогового напряжения.

Характерным для всех ПТ является очень малый ток в цепи затвора, т.к. затвор либо изолирован, либо образует с каналом управляющий переход, вклю­чаемый в обратном направлении.

Т.к. затвор в электрических схемах является входным электродом, то ПТ обладает высоким входным сопротивлением на постоянном токе (более 10⁸-10¹⁰ Ом).

В этом заключается важнейшее отличие ПТ от БТ, входное сопротивление которых, составляет единицы - сотни Ом (ОБ, ОЭ).

В связи с указанным различием входных сопротивлений иногда говорят, что ПТ - прибор, управляемый напряжением (электрическим полем), а БТ - это прибор, управляемый током.

В приборах, управляемых напряжением, напряжение на входном электроде прибора из-за высокого входного сопротивления R_ex практически не зависит от параметров самого прибора и определяется источником ЭДС входного сигнала, если R_ex» R_ucm, где R_иcm - внутреннее сопротивление источника.

В приборах, управляемых током, входной ток из-за малого входного сопротив­ления прибора слабо зависит от параметров прибора и определяется током ис­точника входного сигнала (при R_ex «R_иcm).

Г/п используются в различных П/П приборах: П/П лазерах, светопзлучающих диодах, фотоэлементах, оптронах, солнечных батареях и т. д.

Гетеропереход (г/п) -контакт двух различных по химическому составу полупроводников.

Рис. 13.1 Гетеропереход GaAs и твердый раствор AlGaAs

На границе раздела ПП обычно изменяются ширина запрещённой зоны, подвижность носителей заряда, их эффективные массы и др. характеристики.

Из-за разной ширины запрещенной зоны происходит разрыв дна зоны проводимости и потолка валентной зоны (рис.12.1).

В результате этого высота потенциального барьера для электронов и дырок оказывается разной.- это главное отличие г/п от р-n перехода.

Каждый из п/п может иметь одинаковый или различный тип электропроводности

p1- n2, n1- n2, p1- p2, n1- p2

Соответственно гетеропереходы могут быть инжектируещими (p-n) так и неинжектируещими p- p, n-n.

Инжекция происходит из широкозонного в узкозонный п/п.

В гетеропереходах также образуется обедненный слой, и он обладает выпремляющими свойствами.

Из-за различия в высоте потенциального барьера ток через переход связан, в основном, с носителями заряда только одного знака.

Для образования качественного гетероперехода надо чтобы кристаллические решетки двух веществ, образующих переход имели один тип, период, необходимо чтобы кристаллическая решетка одного п/п с минимальными количеством нарушений (дислокаций, точечных дефектов и т. п., а также от механических напряжений) переходила в кристаллическую решетку другого п/п –имела место стыковка кристаллических. решёток.

Наиболее широкое применение нашли гетеропереходы между п/п типа А³B⁵, а также их твердыми растворами на основе арсенидов, фосфитов и антимонидов галлия Ga и алюминия Al.

Благодаря близости ковалентных радиусов Ga и Al изменение химического состава происходитпрактически без изменения периода решётки.

Также используются многокомпонентные (четверные и более твердые растворы) у которых период решетки слабо зависит от состава.

В отличие от гомоструктур гетеропереход обладает большей гибкостью в конструировании нужного потенциального профиля зоны проводимости и валентной зоны.

Для роста используют несколько методов, среди которых можно выделить два:

- молекулярно -лучевая эпитаксия;

- MOCVD (химическое осаждение из газовой фазы)

Молекулярно-пучковая эпитаксия (МПЭ) или молекулярно-лучевая эпитаксия (МЛЭ) - эпитаксиальный рост в условиях сверхвысокого вакуума.

Позволяет выращивать гетероструктуры заданной толщины с моноатомно гладкими гетерограницами и с заданным профилем легирования.

В установках МПЭ имеется возможность исследовать качество плёнок (то есть прямо в ростовой камере во время роста). Для процесса эпитаксии необходимы специальные хорошо очищенные подложки с атомарногладкой поверхностью.

Технология молекулярно-пучковой эпитаксии была создана в конце 1960-х годов Дж. Р. Артуром (J. R. Arthur) и Альфредом Чо (Alfred Y. Cho).

MOCVD (анг. Metalorganic chemical vapour deposition).

Химическое осаждение из газовой фазы с использованием металлорганических соединений - метод получения эпитаксиального роста полупроводников, путём термического разложения (пиролиза) металлорганических соединений, содержащих необходимые химические элементы.

Например, арсенид галлия, выращивают при использовании триметилгаллия ((CH₃)₃Ga и трифенилмышьяка (C₆H₅)₃As).

Термин предложен основоположником метода Гарольдом Манасевитом в 1968 году.

Первый метод позволяет выращивать гетероструктуры с прецизионной точностью (с точностью до атомного монослоя).

Второй же не отличается такой точностью, но по сравнению с первым методом обладает более высокой скоростью роста.

Дата добавления: 2014-01-04