विषमजंक्शन द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर
heterojunction बाइपोलर ट्रांजिस्टर (HBT) एक प्रकार का द्विध्रुवी जंक्शन ट्रांजिस्टर (BJT) है जो एमिटर और बेस क्षेत्रों के लिए अलग-अलग सेमीकंडक्टर सामग्री का उपयोग करता है, जिससे हेटेरोजंक्शन बनता है। HBT BJT में इस मायने में सुधार करता है कि यह कई सौ गीगाहर्ट्ज़ तक, बहुत उच्च आवृत्तियों के संकेतों को संभाल सकता है। यह आमतौर पर आधुनिक अल्ट्राफास्ट सर्किट, ज्यादातर आकाशवाणी आवृति (आरएफ) सिस्टम में उपयोग किया जाता है, और अनुप्रयोगों में उच्च शक्ति दक्षता की आवश्यकता होती है, जैसे सेलुलर फोन में आरएफ पावर एम्पलीफायर। हेटरोजंक्शन को नियोजित करने का विचार पारंपरिक BJT जितना ही पुराना है, 1951 से एक पेटेंट के लिए वापस डेटिंग।[1] हेटेरोजंक्शन द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर का विस्तृत सिद्धांत 1957 में हर्बर्ट क्रॉएमेर द्वारा विकसित किया गया था।[2]
सामग्री
BJT और HBT के बीच मुख्य अंतर एमिटर-बेस जंक्शन और बेस-कलेक्टर जंक्शन के लिए अलग-अलग सेमीकंडक्टर सामग्री के उपयोग में है, जो एक हेटेरोजंक्शन बनाता है। प्रभाव आधार से उत्सर्जक क्षेत्र में छेद के इंजेक्शन को सीमित करना है, क्योंकि वैलेंस बैंड में संभावित बाधा चालन बैंड की तुलना में अधिक है। BJT तकनीक के विपरीत, यह आधार में उच्च डोपिंग घनत्व का उपयोग करने की अनुमति देता है, लाभ बनाए रखते हुए आधार प्रतिरोध को कम करता है। हेटेरोजंक्शन की दक्षता को क्रोमर कारक द्वारा मापा जाता है।[3] क्रॉमर को 2000 में कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, सांता बारबरा में इस क्षेत्र में उनके काम के लिए नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया था।
सब्सट्रेट के लिए उपयोग की जाने वाली सामग्री में सिलिकॉन, गैलियम आर्सेनाइड और ईण्डीयुम फास्फाइड शामिल हैं, जबकि सिलिकॉन / SiGe | सिलिकॉन-जर्मेनियम मिश्र धातु, एल्यूमीनियम गैलियम आर्सेनाइड / गैलियम आर्सेनाइड, और इंडियम फॉस्फाइड / ईण्डीयुम गैलियम आर्सेनाइड का उपयोग एपिटैक्सियल परतों के लिए किया जाता है। गैलियम नाइट्राइड और ईण्डीयुम गैलियम नाइट्राइड जैसे वाइड-ऊर्जा अंतराल अर्धचालक विशेष रूप से आशाजनक हैं।
SiGe ग्रेडेड हेटरोस्ट्रक्चर ट्रांजिस्टर में, बेस में जर्मेनियम की मात्रा को ग्रेड किया जाता है, जिससे बैंडगैप एमिटर की तुलना में कलेक्टर पर संकरा हो जाता है। बैंडगैप के उस टैपिंग से आधार में एक क्षेत्र-सहायता प्राप्त परिवहन होता है, जो आधार के माध्यम से परिवहन को गति देता है और आवृत्ति प्रतिक्रिया को बढ़ाता है।
निर्माण
अत्यधिक उच्च डोप्ड पतली आधार परतों के साथ एचबीटी उपकरणों के निर्माण की आवश्यकता के कारण, आणविक बीम एपिटॉक्सी मुख्य रूप से कार्यरत है। बेस, एमिटर और कलेक्टर लेयर्स के अलावा, ओमिक संपर्क को सुविधाजनक बनाने के लिए कलेक्टर और एमिटर के दोनों ओर अत्यधिक डोप की गई परतें जमा की जाती हैं, जिन्हें फोटोलिथोग्राफी और नक़्क़ाशी द्वारा एक्सपोज़र के बाद कॉन्टैक्ट लेयर्स पर रखा जाता है। कलेक्टर के नीचे की संपर्क परत, जिसे सबकलेक्टर कहा जाता है, ट्रांजिस्टर का एक सक्रिय हिस्सा है।
सामग्री प्रणाली के आधार पर अन्य तकनीकों का उपयोग किया जाता है। आईबीएम और अन्य सीजीई के लिए रासायनिक वाष्प जमाव#प्रकार|अल्ट्रा-हाई वैक्यूम रासायनिक वाष्प जमाव (यूएचवीसीवीडी) का उपयोग करते हैं; उपयोग की जाने वाली अन्य तकनीकों में III-V सिस्टम के लिए MOVPE शामिल हैं।
आम तौर पर एपिटैक्सियल परतें जाली से मेल खाती हैं (जो बैंडगैप आदि की पसंद को प्रतिबंधित करती हैं)। यदि वे निकट-जाली-मिलान वाले हैं तो उपकरण स्यूडोमॉर्फिक है, और यदि परतें बेजोड़ हैं (अक्सर एक पतली बफर परत द्वारा अलग की जाती हैं) तो यह कायापलट होती है।
सीमाएं
उरबाना-शैंपेन में इलिनोइस विश्वविद्यालय में विकसित एक स्यूडोमोर्फिक हेटेरोजंक्शन द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर, इंडियम फॉस्फाइड और इंडियम गैलियम आर्सेनाइड से बनाया गया है और रचनात्मक रूप से ग्रेडेड कलेक्टर, बेस और एमिटर के साथ डिजाइन किया गया है, जिसे 710 गीगाहर्ट्ज की गति से काटने के लिए प्रदर्शित किया गया था।[4][5] गति के मामले में रिकॉर्ड तोड़ने वाले होने के अलावा, इंडियम फॉस्फाइड / इंडियम गैलियम आर्सेनाइड से बने एचबीटी मोनोलिथिक ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक एकीकृत सर्किट के लिए आदर्श हैं। एक पिन-प्रकार का फोटो डिटेक्टर बेस-कलेक्टर-सबकलेक्टर परतों द्वारा बनता है। InGaAs का बैंडगैप ऑप्टिकल संचार प्रणालियों में उपयोग किए जाने वाले 1550 एनएम-तरंग दैर्ध्य अवरक्त लेजर संकेतों का पता लगाने के लिए अच्छी तरह से काम करता है। एक सक्रिय उपकरण प्राप्त करने के लिए HBT को पूर्वाग्रहित करते हुए, उच्च आंतरिक लाभ वाला एक फोटो ट्रांजिस्टर प्राप्त किया जाता है। अन्य एचबीटी अनुप्रयोगों में मिश्रित सिग्नल सर्किट जैसे एनालॉग-टू-डिजिटल और डिजिटल-टू-एनालॉग कन्वर्टर्स हैं।
यह भी देखें
- उच्च इलेक्ट्रॉन गतिशीलता ट्रांजिस्टर (एचईएमटी)
- मेसफेट
संदर्भ
- ↑ W. Shockley: 'Circuit Element Utilizing Semiconductive Material', United States Patent 2,569,347, 1951.
- ↑ Herbert Kroemer (1957). "Theory of a Wide-Gap Emitter for Transistors". Proceedings of the IRE. 45 (11): 1535–1537. doi:10.1109/JRPROC.1957.278348. S2CID 51651950.
- ↑ The phototransistor effect: "The Kroemer factor is a function of the physical parameters of the materials making up the heterojunction, and can be expressed in the following way [formula given]"
- ↑ 12.5 nm base pseudomorphic heterojunction bipolar transistors achieving fT=710GHz fT=710GHz and fMAX=340GHz Hafez et al, Appl. Phys. Lett. 87, 252109, 2005 doi:10.1063/1.2149510
- ↑ Indium Phosphide: Transcending frequency and integration limits. Semiconductor Today. Vol 1 Issue 3. Sept 2006
इस पृष्ठ में अनुपलब्ध आंतरिक कड़ियों की सूची
- रिक्तीकरण क्षेत्र
- नोबेल पुरुस्कार
- अरबाना - केंपेन में इलिनोइस विश्वविद्यालय
बाहरी संबंध
- NCSR HBT at the Wayback Machine (archived April 4, 2008)
- HBT Optoelectronic Circuits developed in the Technion (15Mb, 230p)
- New Material Structure Produces World's Fastest Transistor 604 GHz Early 2005