Проектирование и испытание фототранзистора (стр. 4 из 4)
Рисунок 2.9 - Инжекцию неосновных носителей в полупроводнике
Одной из причин обращения к гетеропереходам является возможность получить высокоэффективную инжекцию неосновных носителей в узкозонный полупроводник, т.е. суперинжекция, заключающаяся в том, что концентрация инжектированных в базу носителей может на несколько порядков превысить их равновесное значение в эмиттерной области (рис.2.9). Это означает, что стремление получить g=1 в широком интервале изменения прямого тока не накладывает каких-либо ограничений на вид и концентрацию легирующей примеси в эмиттерной и базовой областях - у разработчика оптоэлектронных приборов появляется лишняя "степень свободы" [17].
Это свойство гетеропереходов легко понять из рассмотрения рис.3.6. Когда прямое смещение выравнивает валентную зону, дырки нжектируются в n-область. Инжекции же электронов из n-области в p-область препятствует барьер DE = Еg1 - Еg2 (рис. 2.10).
а) б)
Рисунок2.10 - Идеальная зонная схема для гетероперехода.
а) - в условиях равновесия; б) - при прямом смещении V
Очевидно, что в этом случае излучательная рекомбинация будет происходить в узкозонной области. Так, в гетеропереходах GaAs - GaSb полоса инжекционной люминесценции находится при энергии 0,7 эВ, что равно ширине запрещенной зоны GaSb. Оптические свойства эмиттера и базы гетероструктуры различны и могут в широких пределах изменяться независимо друг от друга. Отсюда, в частности, следует, что широкозонный эмиттер представляет собой "окно" для более длинноволнового излучения, генерируемого (или поглощаемого) узкозонной базой.
Кроме того, различие в значениях Еg ведет и к различию показателей преломления n, что порождает волноводный эффект, т.е. концентрацию оптической энергии в слое с большим n при распространении излучения вдоль слоя [8].
Рисунок 2.11 – Зоны раздела
На практике гетеропереходам присущи недостатки, связанные с границей раздела: уровень Ферми оказывается фиксированным на границе из-за поверхностных состояний. Поэтому вместо ровного хода для одной из зон обычно имеет место барьер типа Шоттки, как показано на рис. 3.8, Поскольку барьер Шоттки обладает выпрямляющим действием, его присутствие становится очевидным при рассмотрении n-n-гетеропереходов - т.е. переходов между двумя различными полупроводниками n-типа [7].
2.5.2 Расчет параметров и характеристик фототранзистора на гетеропереходах
Параметры фототранзистора на гетеропереходах:
- ВАХ фототранзистора;
- Энергетические характеристики;
- Спектральные характеристики;
- Пороговый поток Фn;
- Выявляющая способность Д;
- Коэффициент усиления на фототоках
;- Вольтовая чувствительность he13;
- Тоновая чувствительность;
- Токовая чувствительность с общим эмиттером
;Выходные данные:
х1 (GaAs) = 4,53 eB; х1 (Ge) = 4,66 eB
φ0=0,15 eB; р0=1014см-3;
j0=10-12 A; n0=1015 см-3;
Т= 300 К; q=-1.6·1019
Диэлектрическая постоянная вычисляется по формулам:
в p-области
(2.1)в n –области
(2.2)На границах гетеропереходов при х=0 должно выполнятся условие неразрывности нормальной составляющей электрической индукции:
(2.3)φ1(х) и φ2(х), х=0 находим
(2.4) 
(2.5)где
(2.6)Полная контактная разница потенциалов на границе гетеропереходов равна отношению:
φ0= φ1(0) + φ1(0) (2.7)
Теперь найдем толщину объемного заряда:
= 0,6·10-7 
= 0,145·10-7Теперь рассчитаем толщину объемного заряда:
L=Ln+Lp=0,6·10-7+0,145·10-7=0,745·10-7см.
Вольтамперная характеристика гетероперехода
(2.8)При І0= const, I=I0 –обратное смещение.
При І0≠const, I=I0 – прямое смещение.
Исходя из полученных результатов строим график
Рисунок 2.12 – Вольтамперная характеристика фототранзистора
В ходе данной курсовой работе:
- были рассмотрены общие сведения и принцип работы транзисторов;
- рассчитана линейная зависимость токов в транзисторе
- рассмотрен принцип работы фототранзистора, а также работа фототранзистора с общим эмиттером
- рассмотрены некоторые виды фототранзистора и принципы их работы
- рассчитаны некоторые параметры прибора на гетеропереходах и построена вольтамперная характеристика фототранзистора.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ефимов И.Е., Козырь И.Я. Основы микроэлектроники. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 1983г. – 384 с.
2. Тугов Н.М., Глебов Б.А., Чарыков Н.А. Полупроводниковые приборы. – М.: Энергоатомиздат, 1990г. – 376 с.
3. Степаненко И.П. Основы микроэлектроники. – М.: Сов. радио, 1980г.
4. Полупроводниковые приборы: транзисторы. Справочник. Под ред. Н. Н. Горюнова – М.: Энергоатомиздат, 1985г. – 404 с.
5. Федотов Я. А. Основы физики полупроводниковых приборов. М., “Советское радио”, 1970г. – 392 с.
6. Жеребцов И.П. Основы электроники. – Энергоатомиздат, Ленинградское отд-ние, 1989г. – 352 с.
7. Епифанов Г.И. Физические основы микроэлектроники М.: Сов. радио, 1971 г. – 376 с.
8. Ефимов И. Е., Козырь И. Я., Горбунов Ю. И. Микроэлектроника. М.: Высшая школа, 1987г. – 326 с.
9. Носов Ю. Р. Оптоэлектроника. М.: Советское радио, 1977г.- 232 с.
10. Пасынков В. В., Чиркин Л. К. Полупроводниковые приборы. М.: Высшая школа, 1987г. 479 c.
11. Бараночников М.. Фототранзисторы. Журнал «Радио» № 6,7,8 – 1992 г
12. Ніконова З.А., Небеснюк О.Ю. Твердотіла електроніка. Конспект лекцій для студентів напрямку «Електроніка» ЗДІА/ Запоріжжя: Видавництво ЗДІА, 2002. – 99с.
13. Твердотіла електроніка. Навчальний посібник до курсового проекту для студентів ЗДІА спеціальності «Фізична та біомедична електроніка» денної та заочної форм навчання /Укл: З.А. Ніконова, О.Ю. Небеснюк,, М.О. Літвіненко, Г.А. Слюсаревська. Запоріжжя, 2005. – 40с.
14. Зи С. Физика полупроводниковых приборов: Пер. с англ. М.: Мир, 1984.
15. Батушев В. А. Электронные приборы. – М. , “Высшая школа” 1980.
16. Ефимов И.Е., Горбунов Ю.И., Козырь И.Я. Микроэлектроника. Проектирование, виды микросхем, функциональная электроника. – М.: Высшая школа, 1987. – 416 с.
17. Федотов Я. А. Основы физики полупроводниковых приборов. М., “Советское радио”, 1970. – 392 с.