48981 P1030334

250 M-Polowczyk. E.KIugmann - PRZYRZĄDY PÓŁPRZEWODNIKOWE

6.1.5. Tranzystory HBT i fototranzystory

6.13.1. Tranzystory HBT¹^

W konwencjonalnych tranzystorach bipolarnych dla uzyskania dużego p niezbędne jest stosowanie silnie domieszkowanego emitera i słabo domieszkowanej bazy. Jednak dla osiągnięcia dużej prędkości działania wymaga się małej rezystancji bazy, co nie może być zrealizowane przy słabym domieszkowaniu bazy.

Istotnie, wzmocnienie mocy tranzystora w zakresie bardzo wielkich częstotliwości (b.w.cz.) może być oszacowane na podstawie schematu zastępczego, uproszczonego i przekształconego do postaci podanej na rys.6.31.

I'w (klif' ^{b :}T=^JC ]|^ce=“fGjc^L

Rys. 6.31. Uproszczony schemat zastępczy tranzystora bipolarnego, służący do oszacowania wzmocnienia mocy w zakresie b.w.cz.

Dla zakresu b.w.cz. możemy bowiem założyć, że

g_b._e«(o(C_dE + C_jE)    (6.114)

oraz    i . /„    _ \ |    1

I 8b*e + j<° (^CdE ^{+ C}jE ) I >> r_bb,    (6.115)

Przy takim założeniu otrzymujemy macierz typu h_c, której elementy wyrażone są przez parametry elektryczne schematu zastępczego z rys.6.30 następująco:

^hlle“^rbb*	(6.116)
	(6.117)

Temat 6 1. Tranzystory bipolarner

.    . Pn^,cob .

^2łc"~^J co " ”" cd    (6.l03b)

h^e-jwCjc + WrCjc    (6.118)

atak określonej macierzy h_e odpowiada schemat zastępczy z rys.6.31.

Wzmocnienie mocy w zakresie b.w.cz. realizuje się w układach dopasowanych energetycznie na wejściu i wyjściu. W układach takich konduktancja obciążenia G_L (w obwodzie kolektorowym) jest równa konduktancji wyjściowej tranzystora g^

(6.119)

Bćc ^{= a>}T'^cjC

a wzmocnienie mocy opisuje się wzorem

_K _^P2_    1^h2U 1    _ *T    (6.120)

^{p P}1 ^4o>r^rbb^,’^CjC 4<I)² t_w' ^Cyc

gdzie: Pj - moc wejściowa układu,

Pj - moc wyjściowa układu.

Stąd charakterystyczny parametr roboczy, tzw. maksymalna częstotliwość generacji, tj. częstotliwość, przy której wzmocnienie mocy Kp=l, wynosi

]C

(6.121)

Częstotliwość ta jest tym mniejsza, im większą wartość ma rezystancja r_M-, tj. im słabiej jest domieszkowana baza.

Wskazane wyżej trudności realizacji tranzystorów konwencjonalnych o dużym wzmocnieniu w zakresie b.w.cz. i s.w.cz. (super wielkich częstotliwości) pokonuje się stosując hetcrozłącza.

W tranzystorach HBT złącze emiterowe wykonuje się właśnie jako hetcrozłącze. Zwykle używa się na nie materiałów: AlGaAs i GaAs lub Si i SiGc. Emiter wykonuje się z materiału o większej przerwie energetycznej, uzyskując w ten sposób wyższą barierę energetyczną w paśmie walencyjnym od bariery w paśmie przewodnictwa i wskutek tego pwyższą sprawność emitera w tranzystorze z bazą silnie domieszkowaną.

Koncepcja tranzystora HBT była opatentowana w 1951 roku, ale dopiero tern powstały możliwości technologiczne jej realizacji (M3).

1

HBT - ang- Heterojunction Bipolar Transistors