Результат интеллектуальной деятельности: Биполярный полупроводниковый транзистор с тиристорным эффектом

Изобретение относится к электронным компонентам микросхем.

Известен светотранзистор с высоким быстродействием [1], в котором n-p-переход между эмиттером и базой сформирован в виде светоизлучающего, а между базой и коллектором сформирован фотопоглощающий p-n-переход. В результате эти переходы образуют интегральную оптопару внутри самого транзистора. Недостатком является отсутствие реакции на внешние фотоны.

Известны [2,3], в которых фотоны взаимодействуют с фоточувствительными p-n-переходами. Недостатком является меньшая чувствительность по сравнению с фотоэффектом на металлических электродах.

Цель изобретения - повышение быстродействия биполярных транзисторов в импульсном режиме работы.

Это достигается тем, что вместо обычного металлического электрода базы используется металл с малым уровнем работы выхода электронов. Переход база-эмиттер является светоизлучающим, а переход база-коллектор является фоточувствительным.

На фиг. 1 изображен биполярный полупроводниковый транзистор с тиристорным эффектом.

В начальный момент времени биполярный полупроводниковый транзистор с тиристорным эффектом находится в закрытом состоянии за счет отрицательного потенциала на базе, поступающего через резистор R от источника питания. При попадании фотонов на металлический электрод базы биполярного полупроводникового транзистора электроны приобретают энергию и могут покинуть металлический электрод базы, придав ему положительный заряд. Это, в свою очередь, приведет к прохождению электронов через переход эмиттер-база и через светоизлучающий p-n-переход, что вызовет генерацию фотонов, которые частично попадут на фотопоглощающий p-n-переход база-коллектор, а часть фотонов попадет на фоточувствительный металлический электрод базы и приведет к еще большему выходу электронов, что увеличит положительный потенциал на базе биполярного полупроводникового транзистора. Такая положительная обратная связь приведет к лавинообразному увеличению потока электронов через p-n-электроды и фотонов. В результате биполярный полупроводниковый транзистор будет работать как тиристор, причем быстродействие включения такой электронной схемы будет проходить со скоростью света, т.к. процессом переключения управляют фотоны. Чувствительность схемы позволяет реагировать даже на одиночный фотон, после чего биполярный полупроводниковый транзистор с тиристорным эффектом полностью откроется. Для возвращения биполярный полупроводниковый транзистор с тиристорным эффектом в исходное закрытое состояние необходимо на короткое время отключить источник питания, как в обычном полупроводниковом тиристоре.

В качестве материалов для изготовления биполярного полупроводникового транзистора с тиристорным эффектом могут быть использованы фосфид галлия (GaP), нитрид галлия (GaN), карбид кремния (SiC).

Биполярный полупроводниковый транзистор с тиристорным эффектом может быть использован в качестве прецизионного датчика фотонов.

Литература.

1. Патент РФ на изобретение №2507632. Светотранзистор с высоким быстродействием / Исмаилов Т.А., Гаджиев Х.М., Нежведилов Т.Д., Юсуфов Ш.А. Опубл. 20.02.2014.

2. Патент РФ №2673987. Прецизионный датчик фотонов на полупроводниковом тиристоре с одним фоточувствительным n-p-переходом и двумя излучающими p-n-переходами / Гаджиев Х.М., Гаджиева С.М., Иванченко А.А., Челушкина Т.А., Козлов В.В., Михайлов А.К. Опубл. 03.12.2018. Бюл. №34.

3. Патент РФ №2673424. Фотоприемное устройство на каскадных транзисторах со светоизлучающими p-n-переходами и фоточувствительными n-p-переходами / Гаджиев Х.М., Гаджиева С.М., Иванченко А.А., Челушкина Т.А., Козлов В.В., Михайлов А.К. Опубл. 26.11.2018. Бюл. №33.