|
Geterotuzilmalar asosidagi maydoniy tranzistorlar
|
| bet | 19/28 | | Sana | 28.06.2024 | | Hajmi | 1,83 Mb. | | #266166 |
Bog'liq 3L0BY8wFsz3ScRmN61veYMgES1v83EaDjes7FCGsGeterotuzilmalar asosidagi maydoniy tranzistorlar. Yarimo’tkazgich geterotuzilmalar eng yuqori chastotali tranzistorlar, lazerlar, hamda inegral sxemalar (chiplar) yaratishning asosi bo’ldilar. Geteroo’tish deb taqiqlangan zonalari kengligi bir – birinikidan farq qiluvchi yarimo’tkazgichlar hosil qilgan o’tishlarga aytiladi. Geteroo’tishlar monokristal va polikristal materiallar orasida hosil qilinishi mumkin. Ular, shuningdek, anizotip (p-n – geteroo’tishlar) va izotip (p-p- va n-n- geteroo’tishlar) bo’lishi mumkin. Geteroo’tishlar geterotuzilmani hosil qiladi.
1.26 – rasmda keng taqiqlangan zonaga ega n–AlXGa1-XAs va nisbatan tor taqiqlangan zonaga ega p-GaAs larning (a) va ular orasida hosil qilingan geteroo’tishning energetik diagrammasi (b) keltirilgan. n-AlXGa1-XAs ning taqiqlangan zonasi kengiligi qattiq eritma tarkibidagi alyuminiyning molyar miqdoriga bog’liq va 1,43 ÷ 2,16 eV oraliqda (AlAs birikmaning taqiqlangan zonasi kengligi ) o’zgarishi mumkin.
a)
b)
1.26 – rasm. n–AlXGa1-XAs va p-GaAs yarimo’tkazgichlarning (a) va
p-n geteroo’tishning zonalar energetik diagrammalarining tuzilishi (b)
Bu yerda vakuumdagi elektron energiyasi nol sath sifatida qabul qilingan. – kattalik elektronning yarimo’tkazgichdan vakuumga asl chiqish ishi. Termodinamik chiqish ishi A deb belgilangan.
Yarimo’tkazgichlar kontaktga keltirilganda ularning Fermi sathlari Wf bir xil bo’ladi. > bo’lgani uchun n – sohaning chegaradosh qismidan p – sohadan kelgan elektronlarga nisbatan, ko’proq elektronlar narigi sohaga o’tadi.
Taqiqlangan zonasi kengiligi katta yarimo’tkazgichning chegaradosh qismi elektronlar bilan kambag’allashadi, unda musbat fazoviy zaryad hosil bo’ladi, energetik zonalar cheti yuqoriga egiladi. Nisbatan tor zonali yarimo’tkazgichning chegaradosh qismi elektronlar bilan boyiydi, bu elektronlar manfiy fazoviy zaryad (kanal) hosil qiladi va zonalar cheti pastga egiladi. va kattaliklar qiymatlari turlicha, shuning uchun yarimo’tkazgichlar chegarasida o’tkazuvchanlik zonalari orasida ΔWC va valent zonalari orasida ΔWV uzilishlar hosil bo’ladi. O’tkazuvchanlik zonasida uzilish qiymati ΔWS= - ga teng. Valent zonada esa uzilish qiymatiga kontaktlashuvchi yarimo’tkazgichlar taqiqlangan zonalari farqi qo’shiladi. Shuning uchun elektron va kovaklarda potensial to’siqlar balandligi har xil bo’ladi. Ko’rib chiqilayotgan holda kovaklar uchun to’siq katta. To’g’ri yo’nalishda kuchlanish berilganda elektronlar uchun bo’lgan potensial to’siq kamayadi va elektronlar n – yarimo’tkazgichdan p – yarimo’tkazgichga injeksiyalanadilar. Kovaklarning potensial to’sig’i ham kamayadi, lekin u kattaligicha qoladi va p – yarimo’tkazgichdan n – yarimo’tkazgichga amalda injeksiya bo’lmaydi. Shunday qilib geteroo’tishlarda bir tomonlama injeksiya rejimi amalga oshadi. Agar keng zonali yarimo’tkazgich p – turli bo’lsa, to’siq balandligi elektronlar uchun katta bo’ladi.
a) b)
1.27 – rasm. Geteroo’tishli maydoniy tranzistor tuzilishi (a) va
zonalar diagrammasi (b)
Zatvor sifatida Shottki baryeridan foydalanilgan va geteroo’tishli maydoniy tranzistor tuzilishi 1.12, a – rasmda, kanal ko’ndalang kesimidagi zonalar diagrammasi 1.27, b – rasmda ko’rsatilgan.
Asos 3 sifatida odatda yarimizolyasiyalovchi galliy arsenidi qo’llaniladi. Asos sirtiga legirlanmagan yuqori omli GaAs 2 qatlam o’stiriladi. Keyin o’tish hosil qilish uchun yuqori legirlangan keng zonali n+ AlGaAs qatlam 1 o’stiriladi. 1 qatlam qalinligi 50÷60 nm ni tashkil etadi, shuning uchun u dielektriklik xususiyatini namoyon etadi, chunki elektronlarning bir qismi zatvor metaliga o’tadi, boshqa qismi esa kanalga o’tadi. Shunday qilib bunday tuzilmada kanal sohasi va legirlovchi kiritmali soha fazoviy ajratilgan va elektronlar harakatchanligi sezilarli oshadi.
Tranzistorning ishlash prinsipi. Zatvorda kuchlanish bo’lmagan holda stok toki (USI > 0) bo’lganda maksimal qiymatga ega bo’ladi. Zatvordagi manfiy kuchlanish ortgan sayin potensial chuqur chuqurligi kamayadi, u bilan birgalikda kanal o’tkazuvchanligi kamayadi. Zatvordagi kuchlanishning ma’lum qiymatida chuqur yo’qoladi. Bu kanalning to’liq berkilishiga to’g’ri keladi.
Zaryad tashuvchilar harakatchanligining ortishiga asoslangan tranzistorlar, harakatchanligi yuqori yoki NEMT (High Electron Mobility Transistor) tranzistorlar nomini olgan. Amalda zaryad tashuvchilar harakatchanligi yuqoriligidan to’liq foydalanib bo’lmaydi. Katta integral sxemalarda kanal uzunligi 1 mkm dan kichik. Bunda bo’ylama maydon kuchlanganligi shunchalik katta – ki, dreyf tezlik to’yinishga ega bo’ladi. Bu elektronlar harakatchanligining kamayishini anglatadi va (1.8) ifodada tezlik va maydon kuchlanganligi orasidagi proporsionallik buziladi. Shuning uchun maydoniy tranzistorlar tikligini katta darajada oshirishni iloji yo’q. Shunga qaramasdan geterotuzilmali maydoniy tranzistorlar sun’iy yo’ldoshli aloqa tizimlarining kam shovqinli kuchaytirgichlarida keng ishlatiladilar, chunki shovqin koeffisiyenti zatvor uzunligiga proporsional. Hozirgi zamonda bunday tranzistorlar asosida f = 20 GGs chastotada shovqin koeffisiyenti KSh < 1 dB, kuchaytirish koeffisiyenti KR ≈ 12 dB bo’lgan kuchaytirgichlar ishlab chiqilmoqda, chastota 60 GGsdan yuqori bo’lganda KR ≈ 4 dB, KSh < 3 dB tashkil etadi.
Axborotlarni qayta ishlash va uzatishning optik usullari rivojlanishi bilan optoelektron qurilmalar va tizimlarni ishlab chiqish muhim kasb etmoqda. Ular uchun samaradorligi yuqori fotoqabulqilgichlar va lazerlar yaratilgan. Bundan keyin keng tarqalgan ko’chkili fotodiodlar va geterotuzilmalar asosidagi nanoelektron lazerlar ko’rib chiqiladi.
|
| |
