светотранзистор с высоким быстродействием

Формула изобретения

Светотранзистор с высоким быстродействием, выполненный в виде биполярного транзистора с p-n-p или n-p-n-структурой, отличающийся тем, что в нем p-n-переход, на котором электроны переходят из p зоны в n зону, сформирован в виде светоизлучающего, а n-p-переход, на котором электроны переходят из n зоны в p зону, - в виде фотопоглощающего, и образуют интегральную оптопару внутри самого транзистора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электронным компонентам микросхем.

Известен способ отвода тепла от тепловыделяющих электронных компонентов в виде излучения [1], в котором используются светодиодные излучатели, предназначенные для преобразования тепловой энергии, поступившей с холодных спаев термомодуля в виде электрического тока в энергию излучения, отводящего тепло от охлаждаемого устройства в окружающую среду.

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

Это достигается тем, что в отличие от обычного биполярного транзистора p-n - и n-p-переходы сформированы соответственно в виде светоизлучающего и фотопоглощающего и образуют интегральную оптопару внутри самого транзистора. Быстродействие обычных биполярных транзисторов зависит от дрейфовой скорости в полупроводнике базы транзистора, которая составляет приблизительно десятые доли миллиметра в секунду. В случае, если импульс передается от эммитера через базу на коллектор в виде светового импульса, а не в перемещении зарядов через базу, быстродействие возрастет многократно, так как скорость света 3·10⁸ м/с больше чем скорость перемещения зарядов в полупроводнике базы транзистора в 3·10 ¹³ раз. Кроме того, световой импульс может быть использован для непосредственного воздействия на базу транзистора следующего каскада, что также позволит повысить быстродействие уже всей схемы в целом.

На фиг.1 изображены биполярные транзисторы с p-n-p - и n-p-n-структурами.

Светоизлучающим переходом в биполярном транзисторе является тот переход, на котором электроны переходят из p зоны в n зону и теряют энергию. Фотопоглощающим является переход, на котором электроны переходят из n зоны в p зону, приобретая извне дополнительную энергию от излучения, как в обычном фототранзисторе. Конструктивно оптопара выполняется в виде направленных друг на друга светоизлучающего и фотопоглощающего переходов.

В качестве материалов светотранзистора с высоким быстродействием могут быть использованы любые материалы, традиционно используемые при изготовлении светодиодов а именно фосфид галлия (GaP), нитрид галлия (GaN), карбид кремния (SiC). Конструктивно к обычному корпусу светодиода добавляется еще один полупроводниковый переход с высокой фоточувствительностью. Причем в качестве материалов этого перехода могут быть использованы материалы, применяемые традиционно при изготовлении фотодиодов и фототранзисторов (германий Ge, кремний Si и др.).

Литература

1. Способ отвода тепла от тепловыделяющих электронных компонентов в виде излучения: пат. 2405230 Рос. Федерация: МПК G06F 1/20 / Исмаилов Т.А., Гаджиев Х.М., Гаджиева С.М., Нежведилов Т.Д., Челушкина Т.А.; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «Дагестанский государственный технический университет». - № 2009120686/09; заявл. 01.06.2009, опубл. 27.11.2010, Бюл. № 33.