Вход

Гетеротранзисторы

Рекомендуемая категория для самостоятельной подготовки:
Реферат*
Код 214148
Дата создания 15 марта 2017
Страниц 22
Мы сможем обработать ваш заказ 23 сентября в 12:00 [мск]
Файлы будут доступны для скачивания только после обработки заказа.
560руб.
КУПИТЬ

Описание

Гетеротранзисторы трех типов рассмотрены в этой работе ...

Содержание

Введние………………………………………………………………….3
Гетеротранзисторы с резонансным туннелированием……………….5

Введение

Структуры с квантовыми точками (КТ) являются перспективными для создания компонентов лазерной техники, транзисторов, диодов, спиновой памяти и т.д. . Экспериментальные данные тестовых структур и теоретические предпосылки создания полевых гетеротранзисторов со встроенными КТ приведены в работах. Показано, что в таких транзисторах наблюдался значительный рост дрейфовой скорости носителей заряда в канале. Однако, представленные теоретические описания таких приборов не содержат качественного и количественного описания распределения характеристик носителей в объеме транзисторной структуры. В данной работе приводятся алгоритм и результаты двумерного моделирования субмикронного гетеротранзистора с КТ на основе соединений типа AIIIBV. При моделировании использовалась система релаксационных уравнен ий, решение которой находится в приближении времени релаксации импульса и энергии и учитывает вклад различных механизмов рассеяния носителей заряда в моделируемой структуре

Фрагмент работы для ознакомления

В случае, показанном внизу, транзистор открывается лишь при определенном (резонансном) значении напряжения между базой и коллектором. А в случае, показанном посредине, открывание транзистора происходит лишь при определенном (резонансном) значении напряжения между эмиттером и коллектором.Во всех трех случаях достигаются фронты исходного сигнала, значительно более крутые, чем при отсутствии двойного туннельного барьера.На рис. 4 показаны примеры структуры гетеротранзисторов со встроенным ДТБР.Рис.4. Структура биполярного гетеротранзистора.Такие гетеротранзисторы сейчас интенсивно исследуются. Схемотехника сверхвысокочастотных схем на гетеротранзисторах с резонансным туннелированием только разрабатывается. Пока еще нет даже устоявшихся способов изображения таких новейших транзисторов в схемах.Рис. 5.Структура ПГТЗШ с ДТБР в области стока.Гетеротранзисторы на "горячих" электронах.Интересными новыми разработками являются также гетеротранзисторы на "горячих" электронах. Идея униполярных (без -переходов) транзисторов на "горячих" электронах (англ. Hot Electron Transistor – НЕТ), которую объясняет рис. 8.11, была высказана еще в 60-х гг. ХХ в. Она состоит в использовании свойств полупроводниковой структуры , где высоколегированная -область выполняет роль базы транзистора. На границе раздела эмиттер/база возникает перепад потенциала. Благодаря этому часть потенциальной энергии электронов проводимости, инжектируемых в базу, превращается в кинетическую энергию, которая намного больше энергии теплового движения электронов.Рис. 6. Энергетическая диаграмма.Распределение инжектированных в базу электронов по энергиям значительно отличается от равновесного распределения Максвелла. И поэтому такие электроны называют "горячими". Если толщина базовой области меньше длины свободного пробега, то такие "горячие" электроны пролетают сквозь базу в коллектор практически без рассеяний, обеспечивая высокий коэффициент передачи потока инжектированных электронов в коллектор.Однако идея транзисторов на горячих электронах стала эффективной лишь на "наноэлектронном" этапе развития при использовании гетероструктур со сверхтонкими слоями.В профессиональных журналах описано много вариантов реализации гетеротранзисторов на "горячих" электронах – со структурами , ,  и другими. Одним из наилучших оказался вариант транзистора на двойной гетероструктуре: "эмиттер из  / база из  толщиной около 10 нм / коллектор из ". Энергетическая диаграмма, на которой изображены профили лишь "дна" зон проводимости такого транзистора, показана на рис. 8.12 слева.Рис.7. Слева – профиль "дна" зоны проводимости гетеротранзистора на "горячих" электронах (ГЭ) со структурой, описанной в тексте. Справа – передаточные характеристики такого транзистора в схеме с общим эмиттером при различных значениях тока базыВалентные зоны для упрощения не показаны. Перепад потенциала зоны проводимости на границе раздела эмиттер/база составляет здесь 1,3 эВ. Приблизительно такую кинетическую энергию получают "горячие" электроны, инжектированные из эмиттера в базу. Пролетая тонкий (толщиной приблизительно 10 нм) слой базы практически без рассеяний и, следовательно, без потери энергии, они легко преодолевают потенциальный барьер высотой 0,8 эВ на границе раздела база/коллектор.На рис. 7 справа показаны типичные передаточные характеристики такого транзистора в схеме с общим эмиттером при температуре 300 К. Вдоль горизонтали здесь отложено напряжение  между коллектором и эмиттером, вдоль вертикали – ток коллектора. Характеристики приведены для разных значений электрического тока базы, начиная от 100 мкА с шагом в 100 мкА.Коэффициент усиления тока превышает 10 при частотах в сотни ГГц при очень малом собственном шуме. А коэффициент усиления мощности может быть еще во много раз больше.Малое время реакции (порядка 0,1 пс) в таких транзисторах обусловлено тем, что они используют основные носители заряда и баллистический характер их пролета сквозь базу, имеют низкое электрическое сопротивление базовой области и малые значения электрической емкости эмиттерного и коллекторного барьеров.Характеристики гетеротранзисторов на "горячих" электронах дополнительно можно улучшить с использованием двойного резонансного туннельного барьера, как в биполярных гетеротранзисторах. В частности, когда ДТБР встраивается в область эмиттера, то резонансное туннелирование обеспечивает инжекцию в базу "горячих" электронов с очень малым "разбросом" энергий, что предопределяет их практически одновременный пролет сквозь базу и соответственно крутые (субпикосекундные) фронты сигналов при переключениях транзистора.Моделирование гетеротранзистора с квантовыми точкамиПолучение КТ базируется в основном на гетеро- эпитаксиальном росте по механизму Странски- Крастанова, когда период решетки выращиваемого СЛОЯ не совпадает с периодом решетки подложки, и КТ начинают формироваться при достижении выращиваемым слоем определённой критической ТОЛЩИНЫ [1].Как показано в работе [2] для гетеротранзисторов С КТ максимальная дрейфовая скорость, соответствующая насыщению тока в сильных полях, значительно возрастает.В традиционной структуре гетеротранзистора носители заряда ускоряются в электрическом поле до энергии оптического фонона, а затем теряют приобретенную В ЭТОМ поле скорость в результате резкого неупругого рассеяния с эмиссией оптического фоно- на. Эти процессы ограничивают проявление эффекта «всплеска» дрейфовой скорости и приводят к ее насыщению.Формирование в квантовой яме GaAs слоёв КТ InAs приводит к квантованию моментов оптических фононов В GaAs между КТ InAs как в продольном, так И В поперечном движению электрона направлении. Каждая линзообразная КТ является отражателем оптических фононов в GaAs [2]. Минимальный момент оптического фонона в направлении х определяется ПО формуле:Тимофеев В. И., Фалеева Е. М. Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт» пр. Победы, д. 37, Киев, 03056, УкраинаРис. 8. Гетероструктурный транзистор с КТ.Моделируемая структура транзистора представлена на рис.1:где /^-толщина слоя GaAs между КТ InAs и гетеропереходом. Если /^<12.5 НМ, ТО электроны в своём движении ПОД действием поля достигают энергии оптического фонона, не встречают фононов, на которых могли бы рассеяться, и их дрейфовая скорость растет с ростом электрического поля, пока не происходит не- упругое рассеяние на квантовом оптическом фононе.Необходимым условием для существенного увеличения максимальной дрейфовой скорости является малый размер длины квантования /^, который МОЖНО оценить по формуле:Это условие можно выполнить при достаточной ПЛОТНОСТИ КТ, образующих сплошной барьер вдоль всего канала структуры и малой толщине слоев GaAs между слоями КТ.Квантование момента оптических фононов выталкивает ИХ ИЗ пространства моментов электронов И тем самым снимает ограничение на рост дрейфовой скорости.Для моделирования нестационарных процессов дрейфа используется двумерная численная физико- топологическая модель, включающая следующую систему уравнений: уравнение сохранения частиц(1)   , уравнение сохранения энергии (2), уравнения сохранения импульса (3), (4), а также уравнение Пуассона (5) И уравнение для плотности тока (6):Результаты моделирования показали, что дрейфовая скорость носителей (рис. 2) при встраивании в канал даже порядка десяти точек возрастает в несколько раз ПО сравнению с традиционными гетерот- ранзисторами [4].Рис. 9. Распределение дрейфовой скорости в структуре транзистора с КТ.Это связано с тем, что при высокой плотности КТ у гетероперехода часть электронов двумерного гетерослоя при разогреве электрическим полем преодолевая потенциальный барьер в подложке могут «захватываться» квантовыми точками.

Список литературы

Список литературы
1. Щука А.А. Наноэлектроника, М., Физматкнига, 2007 г. , 465 с.
2. Ковалев А.Н. Гетероструктурная наноэлектроника М.: Изд. Дом МИСиС, 2009. 155 с.
Пожалуйста, внимательно изучайте содержание и фрагменты работы. Деньги за приобретённые готовые работы по причине несоответствия данной работы вашим требованиям или её уникальности не возвращаются.
* Категория работы носит оценочный характер в соответствии с качественными и количественными параметрами предоставляемого материала. Данный материал ни целиком, ни любая из его частей не является готовым научным трудом, выпускной квалификационной работой, научным докладом или иной работой, предусмотренной государственной системой научной аттестации или необходимой для прохождения промежуточной или итоговой аттестации. Данный материал представляет собой субъективный результат обработки, структурирования и форматирования собранной его автором информации и предназначен, прежде всего, для использования в качестве источника для самостоятельной подготовки работы указанной тематики.
© Рефератбанк, 2002 - 2021