Транзисторы на горячих электронах

Горячими называют электроны и дырки в п/п с высокой по сравнению с равновесной ()кинетической энергией.

Разогреть электроны можно с помощью электрического поля, оптического возбуждения, инжекцией через гетеропереход.

Кинетическую энергию можно увеличить двумя способами:

1) За счет увеличения дрейфовой скорости, например ускорением в электрическом поле (баллистический разогрев)

2) За счет увеличения хаотической скорости, например просто нагревая п/п (температурный разогрев)

Соответственно различают типы транзисторов:

1) Транзисторы с баллистической инжекцией горячих электронов

2) Транзисторы с переносом разогретого электронного газа в пространстве.

В транзисторах 1ого типа, называемых BET(Ballistic Electron Transistor) инжектируемыми из эмиттера в базу электронам сообщается высокая начальная скорость, благодаря которой они пролетают базу баллистически (в инерционном полете). Высокая начальная скорость сообщается с помощью резкого потенциального барьера на переходе Эмиттер-База.

Часть электронов проваливается в потенциальную яму базы, а часть пролетает и попадает на коллектор.

Этот эффект может быть использован не только в п/п, но и в более неоднородных структурах, например металл-окисел-металл.

В транзисторах 2ого типа используется эмиссия горячих электронов через потенциальный барьер.

Электроны движутся в слое GaAs, заключенном между слоями AlGaAs. С увеличением напряжения С-И температура электронов возрастает и они вследствие термоэлектронной эмиссии переходят в слои AlGaAs, где их скорость мала. Это приводит к уменьшению тока С, то есть к отрицательному сопротивлению. Это похоже на процесс в вакуумном диоде, где разогрев катода приводит к увеличению тока анода и уменьшению тока стока.

BET транзисторы также как и БП имеют Базу, Коллектор и Эмиттер. Отличается от обычного БТ высоким уровнем энергии инжектируемых в базу электронов (ε=0.1-1 ЭВ)

BET как правило, униполярны (хотя бывают и БП) Униполярность позволяет использовать в качестве рабочих носителей заряда наиболее быстрые, плюс снижение величин емкостей за счет отсутствия диффузных составляющих, связанных с неосновными носителями.

Так как скорость инжектируемых электронов высока (~10⁸ см/сек) время пролета базы в ВЕТ составляет доли пикосекунд. Величина этой скорости определяется структурой барьера Э-Б. Используют в основном3 типа барьеров:

1) Гетероструктурный в туннельном

2) Планарно-легированный

3) Варизонный с термоэмиссией.

Дата добавления: 2014-01-07