Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Гетерожункциялық биполярлы транзистор (HBT) – эмитер және база аймақтары үшін әртүрлі жартылай өткізгіш материалдар қолданылатын биполярлық тоқ транзисторының (BJT) бір түрі, осылайша гетерожункция құрылады. HBT, BJT-дан жақсырақ, өйткені ол бірнеше жүз ГГц дейінгі өте жоғары жиілікті сигналдарды өңдей алады. Ол заманауи жоғары жылдамдықты тізбектерде, көбінесе радиожиілікті (RF) жүйелерде, сондай-ақ ұялы телефондардағы RF қуат күшейткіштері сияқты жоғары қуат тиімділігі қажетті қолданыстарда кеңінен қолданылады. Гетерожункцияны пайдалану идеясы дәстүрлі BJT сияқты ескі, ол 1951 жылғы патентке дейін жетеді. Гетерожункциялық биполярлы транзистордың толыққанды теориясын Герберт Кромер 1957 жылы жасаған.
The heterojunction bipolar transistor (HBT) is a type of bipolar junction transistor (BJT) which uses differing semiconductor materials for the emitter and base regions, creating a heterojunction. The HBT improves on the BJT in that it can handle signals of very high frequencies, up to several hundred GHz. It is commonly used in modern ultrafast circuits, mostly radio frequency (RF) systems, and in applications requiring a high power efficiency, such as RF power amplifiers in cellular phones. The idea of employing a heterojunction is as old as the conventional BJT, dating back to a patent from 1951. Detailed theory of heterojunction bipolar transistor was developed by Herbert Kroemer in 1957.
Материалдар
BJT мен HBT арасындағы басты айырмашылық – эмитер-базалық және база-коллекторлық тораптар үшін әртүрлі жартылай өткізгіш материалдарды қолдану арқылы гетероторап құру. Бұл эффект негізден эмитер аймағына тесіктердің енуін шектейді, себебі валенттік аймақтағы потенциалдық тосқауыл өткізгіш аймақтағыдан жоғары болады. BJT технологиясынан өзгеше, бұл базада жоғары допингтік тығыздықты пайдалануға мүмкіндік береді, базалық кедергіні азайтады, сонымен қатар күшейтуді сақтайды. Гетеротораптың тиімділігі Кроймер коэффициентімен өлшенеді. Кромер 2000 жылы Санта-Барбарадағы Калифорния университетіндегі осы саладагы жұмысы үшін Нобель сыйлығымен марапатталды. Субстрат үшін кремний, галлий арсениді және индий фосфиді қолданылады, ал кремний/кремний германий қоспалары, алюминий галлий арсениді/галлий арсениді және индий фосфиді/индий галлий арсениді эпитаксиялық қабаттар үшін пайдаланылады. Галлий нитриді және индий галлий нитриді сияқты кең жолақты жартылай өткізгіштер ерекше перспективалы. SiGe дәрежелі гетероқұрылымдық транзисторларда базадағы германий мөлшері өзгертіліп, коллектордағы жолақ кеңтігі эмитердегіден тар болады. Бұл жолақ кеңтігінің азаюы базадағы электр өрісінің көмегімен тасымалдануға алып келеді, бұл база арқылы тасымалдану жылдамдығын арттырып, жиілік жауабын жақсартады.
The principal difference between the BJT and HBT is in the use of differing semiconductor materials for the emitter base junction and the base collector junction, creating a heterojunction. The effect is to limit the injection of holes from the base into the emitter region, since the potential barrier in the valence band is higher than in the conduction band. Unlike BJT technology, this allows a high doping density to be used in the base, reducing the base resistance while maintaining gain. The efficiency of the heterojunction is measured by the Kroemer factor. Kroemer was awarded a Nobel Prize in 2000 for his work in this field at the University of California, Santa Barbara. Materials used for the substrate include silicon, gallium arsenide, and indium phosphide, while silicon / silicon germanium alloys, aluminum gallium arsenide / gallium arsenide, and indium phosphide / indium gallium arsenide are used for the epitaxial layers. Wide bandgap semiconductors such as gallium nitride and indium gallium nitride are especially promising. In SiGe graded heterostructure transistors, the amount of germanium in the base is graded, making the bandgap narrower at the collector than at the emitter. That tapering of the bandgap leads to a field assisted transport in the base, which speeds transport through the base and increases frequency response.
Өндiру
HBT құрылғыларын өте жоғары допингтелген жұқа базалық қабаттармен жасау қажет болғандықтан, молекулалық сәулелі эпитаксия басты қолданылатын әдіс. Базалық, эмитерлік және коллекторлық қабаттармен қатар, коллектор мен эмитердің екі жағына да жоғары допингтелген қабаттар жатқызылады, бұл омикалық контактіні жасауға мүмкіндік береді, ал контактілік қабаттар фотолитография және гравировкадан кейін осы қабаттарға орналастырылады. Коллектордың астындағы, субколлектор деп аталатын контактілік қабат транзистордың белсенді бөлігі болып табылады. Материалдық жүйеге байланысты басқа да техникалар қолданылады. IBM және басқалары SiGe үшін ультра жоғары вакуумды химиялық бу фазалық осаздану (UHVCVD) әдісін қолданады; III-V жүйелері үшін MOVPE сияқты басқа да әдістер қолданылады. Көбінесе эпитаксиялық қабаттар кристалдық торға сәйкес келеді (бұл энергиялық саңылауды таңдауды шектейді). Егер олар кристалдық торға жақын болса, құрылғы псевдоморфты болады, ал қабаттар сәйкес келмесе (көбінесе жұқа буферлік қабатпен бөлінеді), онда метаморфты болады.
Due to the need to manufacture HBT devices with extremely high doped thin base layers, molecular beam epitaxy is principally employed. In addition to base, emitter and collector layers, highly doped layers are deposited on either side of collector and emitter to facilitate an ohmic contact, which are placed on the contact layers after exposure by photolithography and etching. The contact layer underneath the collector, named subcollector, is an active part of the transistor. Other techniques are used depending on the material system. IBM and others use ultra high vacuum chemical vapor deposition (UHVCVD) for SiGe; other techniques used include MOVPE for III V systems. Normally the epitaxial layers are lattice matched (which restricts the choice of bandgap etc.). If they are near lattice matched the device is pseudomorphic, and if the layers are unmatched (often separated by a thin buffer layer) it is metamorphic.
Шектері
Иллинойс университеті Урбана-Шампейнде жасалған, индий фосфиді мен индий галлий арсенидінен құралған және құрамы біртіндеп өзгеретін коллектор, база және эмиттермен құрылған псевдоморфты гетеротоғысты биполярлы транзистор 710 ГГц жылдамдықпен өшірілуі көрсетілді. Жылдамдық бойынша рекордты көрсеткіштерге қоса, InP/InGaAs-тан жасалған HBT монолиттік оптоэлектрондық интегралдық тізбектер үшін өте ыңғайлы. PIN типіндегі фотодетектор база-коллектордың аралық коллекторлық қабаттарынан жасалады. InGaAs-тың энергиялық саңылауы оптикалық байланыс жүйелерінде қолданылатын 1550 нм толқын ұзындығындағы инфрақызыл лазерлік сигналдарды анықтауға жақсы жарайды. HBT-ны белсенді құрылғы алу үшін қосымша кернеу беру арқылы жоғары ішкі күшейтуге ие фототранзистор алынады. HBT-ның басқа да қолданыстарының ішінде аналогтан цифрлыққа және цифрлықтан аналогқа түрлендіргіштер сияқты аралас сигнал тізбектері бар.
A pseudomorphic heterojunction bipolar transistor developed at the University of Illinois at Urbana Champaign, built from indium phosphide and indium gallium arsenide and designed with compositionally graded collector, base and emitter, was demonstrated to cut off at a speed of 710 GHz. Besides being record breakers in terms of speed, HBTs made of InP/InGaAs are ideal for monolithic optoelectronic integrated circuits. A PIN type photo detector is formed by the base collector subcollector layers. The bandgap of InGaAs works well for detecting 1550 nm wavelength infrared laser signals used in optical communication systems. Biasing the HBT to obtain an active device, a photo transistor with high internal gain is obtained. Among other HBT applications are mixed signal circuits such as analog to digital and digital to analog converters.