Mavzu: Geterotuzilmalar. Reja; Geterotuzilmalar asosidagi maydoniy tranzistorlar. Geteroo‘tishlar

Mavzu: Geterotuzilmalar.
Reja;
1. Geterotuzilmalar asosidagi maydoniy tranzistorlar.
2. Geteroo‘tishlar.
3.

Geterotuzilmalar asosidagi maydoniy tranzistorlar. Yarimo'tkazgich geterotuzilm alar eng yuqori chastotali tranzistorlar, lazerlar, hamda integral sxemalar (chiplar) yaratishning asosi bo'ldilar. Geteroo'tish deb taqiqlangan zonalari kengligi bir-birin ikidan farqqiluvchi yarimo‘tkazgichlar hosil qilgan o‘tishlarga aytiladi. Geteroo‘tishlar monokristall va polikristall materiallar orasida hosil qilinishi mumkin. Ular, shuningdek, anizotip (p-n — geteroo‘tishlar) va izotip (p-p— va n-n- geteroo‘tishlar) bo‘lishi mumkin. G eteroo‘tishlar geterotuzilmani hosil qiladi. Keng taqiqlangan zonaga ega n— AlxG a l xAs va nisbatan tor taqiqlangan zonaga ega p -GaAs larning (a) va ular orasida hosil qilingan geteroo‘tishning energetik diagrammasi (b) keltirilgan. «-AlxGa, xAs ning taqiqlangan zonasi kengligi qattiq eritma tarkibidagi aluminiyning molyar miqdoriga bog‘liq va 1,43-^2,16 eV oraliqda (AlAs birikmaning taqiqlangan zonasi kengligi ) o ‘zgarishi m um kin. «—AlxGa, 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. X ~ kattalik elektronning yarimo'tkazgichdan vakuumga asl chiqish ishi. Termodinamik chiqish ishi A deb belgilangan. Yarim o'tkazgichlar kontaktga keltirilganda ularning Fermi sathlari H^bir xil bo‘ladi. > %2 bo‘lgani uchun n — sohaning chegaradosh qism idan p — sohadan kelgan elektronlarga nisbatan, ko‘proq elektronlar narigi sohaga o‘tadi. Taqiqlangan zonasi kengligi katta yarimo‘tkazgichning chegaradosh qismi elektronlar bilan kambag‘allashadi, unda musbat fazoviy zaryad hosil boiadi, 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. x x va X 2 kattaliklar qiymatlari turlicha, shuning uchun yarimo‘tkazgichlar chegarasida o ‘tkazuvchanlik zonalari orasida A Wc va valent zonalari orasida A Wv uzilishlar hosil boiadi. 0 ‘tkazuvchanlik zonasida uzilish qiymati AW S= x 7 X \~ 8a ten§- Valent zonada esa uzilish qiymatiga kontaktlashuvchi yarimo‘tkazgichlar taqiqlangan zonalari farqi qo‘shiladi. Shuning uchun elektron va kovaklarda potensial to'siqlar balandligi har xil boiadi. Ko‘rib chiqilayotgan holda kovaklar uchun to‘siq katta. To‘g‘ri yo‘nalishda kuchlanish berilganda elektronlar uchun bo‘lgan potensial to‘siq kam ayadi va elektronlarn — yarim o‘tkazgichdan p — yarim o‘tkazgichga injeksiyalanadilar. Kovaklarning potensial to‘sig‘i ham kamayadi, lekin u kattaligicha qoladi va p — yarim o‘tkazgichdan n — yarim o'tkazgichga amalda injeksiya bo‘lmaydi. Shunday qilib, geteroo‘tishlarda bir tomonlama injeksiya rejimi amalga oshadi. Agar keng zonali yarim o 'tkazgich p —turli bo‘lsa, to‘siq balandligi elektronlar uchun katta bo‘ladi. Zatvor sifatida Shottki baryeridan foydalanilgan va geteroo‘tishli maydoniy tranzistor tuzilishi, kanal koiidalang kesimidagi zonalar diagrammasi. Geteroo‘tishli maydoniy tranzistor tuzilishi (a) va zonalar diagrammasi (b). Asos 3 sifatida odatda yarim izo’atsiyalovchi galliy arsenidi qo‘llaniladi. Asos sirtiga legirlanmagan yuqori omli 2 qatlam o'stiriladi. Keyin o ‘tish hosil qilish uchun yuqori legirlangan keng zonal i »+ AlGaAs qatlam 1 o ‘stiriladi. 1 qatlam qalinligi 5(H-60 nm ni tashkil etadi, shuning uchun u dielektriklik xususiyatini nam oyon etadi, chunki elektronlarning bir qismi zatvor metaliga o ‘tadi, boshqa qismi esa kanalga o‘tadi. Shunday qilib bunday tuzilmada kanal sohasi va legirlov chikiritmali soha fazoviy ajratilgan va elektronlar harakatchanligi sezilarli oshadi. Tranzistorning ishlash prinsipi. Zatvorda kuchlanish bo'lm agan holda stok toki ( USI> 0) bo‘lganda maksimal qiymatga ega bo‘ladi. Zatvordagi manfiy kuchlanish ortgan sayin potensial chuqurchuqurligi kam ayadi, u bilan birgalikda kanal o'tkazuvchanligi kam ayadi. 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 N E M T (H igh Electron M obility Transistor) tranzistorlar nominioigan. Amalda zaryad tashuvchilar harakatchanligi yuqoriligidan to‘liq foydalanib bo‘lmaydi. Katta integral sxemalarda kanal nzunligi 1 mkm dan kichik. Bunda bo‘ylama maydon kuchlanganligi shunchalik k atta-k i, dreyf tezlik $ to'yinishga ega bo‘ladi. Bu elektronlar h arakatchanligining kamayishini anglatadi va ifodada tezlik va maydon kuchlanganligi o rasidagi proporsionallik buzilad i. Shuning uchun maydoniy tranzistorlar tikligini katta darajada oshirishning iloji yo‘q. Shunga qaramasdan geterotuzilmali maydoniy tranzistorlar sun’iy yo‘ldoshli aloqa tizim larining kam shovqinli kuchaytirgichlarida keng ishlatiladi, chunki shovqin koeffitsienti zatvor uzunligiga proporsional. Hozirgi zamonda bunday tranzistorlar asosida f = 20 GGs chastotada shovqin koeffitsienti KSh < 1 dB, kuchaytirish koeffitsienti K ^ \2 dB bo'lgan kuchaytirgichlar ishlab chiqilmoqda, chastota 60 G G sdan yuqori bo‘lganda 4 dB, KSh < 3 dB tashkil etadi. Axborotlarni qayta ishlash va uzatishning optik usullari rivojlanishi bilan optoelektron qurilinalar va tizimlarni ishlab chiqish muhim kasb etm oqda. U lar uchun samaradorligi yuqori fotoqabulqilgichlar va lazerlar yaratilgan. Bundan keyin keng tarqalgan ko‘chkili fotodiodlar va geterotuzilmalar asosidagi nanoelektron lazerlar ko‘rib chiqiladi.