Биполярные транзисторы с гетеропереходами

Если заменить эмиттерный переход биполярного транзистора на гетеропереход, то можно обеспечить одностороннюю инжекцию из эмиттера в базу, а следовательно и высокую эффективность эмиттера при низкой легирующей концентрации эмиттера и высокой концентрации легирующей примеси в базе. Это позволяет уменьшить ширину базы и устранить влияние эффекта Эрле на выходные характеристики.

Наибольшее распространение получили биполярные СВЧ-транзисторы с эмиттерным гетеропереходом на основе арсенида галлия (ГБТ на GaAs). В англоязычной литературе НВТ.

Структура биполярного транзистора с эмиттерным гетеропереходом на основе GaAs показана на рис. 2.29.

Рис. 2.29

ГБТ на GaAs n-p-n-типа изготавливаются на полуизолирующей подложке GaAs с удельным сопротивлением 10⁷Ом∙см. Концентрация доноров в коллекторе 3∙10¹⁶См^-3. В качестве базы используется сильнолегированный слой р⁺-GaAs с концентрацией примесей (бериллий или углерод) 10¹⁹см^-3. В качестве эмиттера используется слаболегированный слой AlGaAs n-типа, образующий гетеропереход с полупроводником базы. Ширина запрещенной зоны в AlGaAs больше, чем в базе GaAs на величину 0,37 эВ. При испоьзовании Al_0,31Ga_0,7As разрыв зоны проводимости составляет 0,24 эВ, разрыв валентной зоны 0,13 эВ. Это обеспечивает одностороннюю инжекцию электронов из эмиттера в базу.

Высоколегированная база и низколегированный эмиттер позволяют получить малое сопротивление базы и малое значение емкости эмиттерного перехода. Низколегированный коллектор уменьшает емкость коллекторного перехода. Это улучшает частотные свойства транзистора.

В транзисторах вместо GaAs могут использоваться другие полупроводниковые соединения А³В⁵. Для базовой и коллекторной областей применяются тройные соединения In GaAs, для эмиттерной и коллекторной областей фосфид индия InP. Переход база-коллектор может реализовываться в виде гетероперехода. Биполярные транзисторы с двумя гетеропереходами обозначают ДГБТ (ДНВТ).

Применяются гетероструктуры InAlAs – InGaAs – In и InP – InGaAs – InP. Толщина базы, получаемой молекулярной эпитаксией, составляет 25 нм при уровне легирования 10²⁰см^-3.Также транзисторы имеют граничную частоту до 250 ГГц.

Дата добавления: 2014-01-07