از ویکیپدیا، دانشنامه آزاد

ترانزیستور دوقطبی ناهمگون ( HBT ) نوعی از ترانزیستور اتصال دوقطبی (BJT) است که از مواد نیمه هادی متفاوتی برای مناطق امیتر و پایه استفاده می کند و یک اتصال ناهمگون ایجاد می کند . HBT در BJT بهبود می‌یابد زیرا می‌تواند سیگنال‌هایی با فرکانس‌های بسیار بالا، تا چند صد گیگاهرتز را کنترل کند. معمولاً در مدارهای فوق سریع مدرن، عمدتاً سیستم‌های فرکانس رادیویی (RF)، و در برنامه‌هایی که نیاز به راندمان توان بالایی دارند، مانند تقویت‌کننده‌های قدرت RF در تلفن‌های همراه استفاده می‌شود . ایده بکارگیری heterojunction به قدمت BJT معمولی است که به ثبت اختراع در سال 1951 باز می گردد .نظریه دقیق ترانزیستور دوقطبی ناهمگونی توسط هربرت کرومر در سال 1957 توسعه یافت .

مواد [ ویرایش ]

باندها در ترانزیستور دوقطبی npn ناهمگونی درجه بندی شده. موانعی برای حرکت الکترون ها از امیتر به پایه، و برای حفره هایی که از پایه به امیتر به عقب تزریق می شوند نشان داده شده است. همچنین، درجه بندی فاصله باند در پایه به انتقال الکترون در ناحیه پایه کمک می کند. رنگ های روشن نشان دهنده مناطق تخلیه شده است .

تفاوت اصلی بین BJT و HBT در استفاده از مواد نیمه هادی متفاوت برای اتصال امیتر-پایه و اتصال پایه-کلکتور است که باعث ایجاد یک اتصال ناهمگون می شود. اثر محدود کردن تزریق سوراخ ها از پایه به ناحیه امیتر است، زیرا مانع بالقوه در باند ظرفیت بالاتر از باند هدایت است. برخلاف فناوری BJT، این اجازه می دهد تا از چگالی دوپینگ بالا در پایه استفاده شود و مقاومت پایه را کاهش دهد و در عین حال بهره را حفظ کند. کارایی اتصال ناهمگون با ضریب کرومر اندازه گیری می شود. [3] کرومر در سال 2000 به خاطر کارش در این زمینه در دانشگاه کالیفرنیا، سانتا باربارا، جایزه نوبل دریافت کرد.

مواد مورد استفاده برای زیرلایه شامل سیلیکون، آرسنید گالیم و فسفید ایندیم است، در حالی که آلیاژهای سیلیکون/سیلیکون-ژرمانیوم ، آرسنید گالیم آلومینیوم /آرسنید گالیم و فسفید ایندیم / آرسنید گالیم ایندیم برای لایه‌های همپایی استفاده می‌شوند. نیمه هادی های باند پهن مانند نیترید گالیوم و نیترید گالیوم ایندیم به ویژه امیدوارکننده هستند.

در ترانزیستورهای ناهمساختار درجه بندی شده SiGe ، مقدار ژرمانیوم در پایه درجه بندی می شود و باعث می شود فاصله باند در کلکتور نسبت به امیتر باریک تر شود. این کاهش فاصله باند منجر به انتقال به کمک میدان در پایه می شود که انتقال را از طریق پایه سرعت می بخشد و پاسخ فرکانسی را افزایش می دهد.

ساخت [ ویرایش ]

با توجه به نیاز به ساخت دستگاه‌های HBT با لایه‌های پایه نازک با دوپ بسیار بالا، اپیتاکسی پرتو مولکولی عمدتاً استفاده می‌شود. علاوه بر لایه‌های پایه، امیتر و کلکتور، لایه‌هایی با دوپ بالا در دو طرف کلکتور و امیتر برای تسهیل تماس اهمی قرار می‌گیرند که پس از نوردهی با فوتولیتوگرافی و اچینگ روی لایه‌های تماس قرار می‌گیرند. لایه تماس زیر کلکتور، به نام subcollector، بخش فعال ترانزیستور است.

بسته به سیستم مواد از تکنیک های دیگری استفاده می شود. IBM و دیگران از رسوب بخار شیمیایی با خلاء فوق العاده بالا (UHVCVD) برای SiGe استفاده می کنند. سایر تکنیک های مورد استفاده شامل MOVPE برای سیستم های III-V است.

معمولاً لایه‌های هم‌پایه به صورت شبکه‌ای مطابقت دارند (که انتخاب فاصله باند و غیره را محدود می‌کند). اگر آنها تقریباً شبکه ای منطبق باشند، دستگاه شبه شکل است ، و اگر لایه ها بی همتا باشند (اغلب توسط یک لایه بافر نازک از هم جدا می شوند) دگرگونی است .

محدودیت ها [ ویرایش ]

نشان داده شد که یک ترانزیستور دوقطبی ناهمگونی شبه شکل ساخته شده در دانشگاه ایلینویز در Urbana-Champaign ، ساخته شده از فسفید ایندیم و آرسنید گالیم ایندیم و طراحی شده با کلکتور، پایه و امیتر درجه بندی شده ترکیبی، با سرعت 710 گیگاهرتز قطع می شود. [4] [5]

HBTهای ساخته شده از InP / InGaA علاوه بر رکوردشکن بودن از نظر سرعت، برای مدارهای مجتمع نوری یکپارچه ایده آل هستند. یک آشکارساز عکس از نوع PIN توسط لایه های پایه-کلکتور-فرعی تشکیل می شود. فاصله باند InGaAs برای تشخیص سیگنال های لیزری مادون قرمز با طول موج 1550 نانومتر که در سیستم های ارتباطی نوری استفاده می شود، به خوبی کار می کند. با بایاس HBT برای به دست آوردن یک دستگاه فعال، یک ترانزیستور عکس با بهره داخلی بالا به دست می آید. از دیگر کاربردهای HBT، مدارهای سیگنال مختلط مانند مبدل های آنالوگ به دیجیتال و دیجیتال به آنالوگ هستند.

همچنین ببینید [ ویرایش ]

منبع

https://en.wikipedia.org/wiki/Heterojunction_bipolar_transistor