Биполярный полупроводниковый транзистор с тиристорным эффектом

Авторы патента:

Челушкина Татьяна Алексеевна (RU)

Гаджиева Солтанат Магомедовна (RU)

Павлюченко Елена Ивановна (RU)

Гаджиев Хаджимурат Магомедович (RU)

Иванченко Александр Александрович (RU)

H01L31/16 - с полупроводниковым прибором, чувствительным к излучению и управляемым одним или несколькими источниками света

H01L31/147 - полупроводниковые приборы - источники света и приборы, чувствительные к излучению - отличающиеся наличием по меньшей мере одного потенциального или поверхностного барьера

H01L31/125 - Полупроводниковые приборы, чувствительные к инфракрасному излучению, свету, электромагнитному, коротковолновому или корпускулярному излучению, предназначенные либо для преобразования энергии такого излучения в электрическую энергию, либо для управления электрической энергией с помощью такого излучения; способы или устройства, специально предназначенные для изготовления или обработки таких приборов или их частей; конструктивные элементы приборов (H01L 51/00 имеет преимущество; приборы, состоящие из нескольких компонентов на твердом теле, сформированных на общей подложке или внутри нее, кроме приборов, содержащих чувствительные к излучению компоненты, в комбинации с одним или несколькими электрическими источниками света H01L 27/00; кровельные покрытия с приспособлениями для размещения и использования устройств для накопления или концентрирования энергии E04D 13/18; получение тепловой энергии с

H01L31/12 - связанные с одним или несколькими электрическими, например электролюминесцентными, источниками света конструктивным путем, например путем формирования на общей подложке или внутри нее, и кроме того электрически или оптически связанные с этими источниками света (полупроводниковые приборы по меньшей мере с одним поверхностным или потенциальным барьером, приспособленные для излучения света H01L 33/00; электролюминесцентные элементы и фотоэлементы H03F 17/00; электролюминесцентные источники света как таковые H05B 33/00)

Владельцы патента RU 2701184:

Общество с ограниченной ответственностью "Инжинирнговый центр микроспутниковых компетенций" (RU)

Изобретение относится к электронным компонентам микросхем. Биполярный полупроводниковый транзистор с тиристорным эффектом согласно изобретению выполнен в виде полупроводниковой n-p-n-структуры, при этом электрод базы вместо обычного металлического электрода выполнен из фоточувствительного материала, в качестве которого использован металл с малым уровнем работы выхода электронов, переход база-эмиттер является светоизлучающим, а переход база-коллектор является фоточувствительным. Изобретение направлено на повышение быстродействия биполярных транзисторов в импульсном режиме работы. 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. 1 ил.

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.

Биполярный полупроводниковый транзистор с тиристорным эффектом, выполненный в виде полупроводниковой n-p-n-структуры, отличающийся тем, что электрод базы выполнен из фоточувствительного материала, в качестве которого использован металл с малым уровнем работы выхода электронов, переход база-эмиттер является светоизлучающим, а переход база-коллектор является фоточувствительным.

Изобретение относится к электронным компонентам микросхем. Полевой тиристор выполнен из полупроводника n-типа с одним неизолированным фоточувствительным оптическим затвором на фоточувствительном полупроводнике p-типа.

Полупроводниковое устройство усиления потока фотонов с фоточувствительными и светоизлучающими p-n-переходами // 2693834

Изобретение относится к активным электронным компонентам. Полупроводниковое устройство усиления потока фотонов с фоточувствительными и светоизлучающими переходами выполнено в виде двух полупроводниковых тиристоров, причем в первом тиристоре центральный p-n-переход изготовлен фоточувствительным, а боковые p-n-переходы изготовлены светоизлучающими, а во втором тиристоре центральный p-n-переход изготовлен светоизлучающим, а боковые p-n-переходы изготовлены фоточувствительными.

Прецизионный датчик фотонов на полупроводниковом тиристоре с одним фоточувствительным n-p-переходом и двумя светоизлучающими p-n-переходами // 2673987

Изобретение относится к активным электронным компонентам. Прецизионный датчик фотонов на полупроводниковом тиристоре с одним фоточувствительным n-p-переходом и двумя светоизлучающими p-n-переходами выполнен в виде полупроводникового прибора.

Оптоэлектронное устройство // 2642132

Изобретение относится к области опто- и наноэлектроники и может быть использовано в оптоэлектронных интегральных схемах, а также для создания микро- и нанооптоэлектронных и нанооптических систем, в квантовых и оптических компьютерах и в других областях.

Фоточувствительное устройство // 2601536

Фоточувствительное устройство выполнено так, что отраженный свет света обнаружения, излучаемого наружу из корпуса 1 устройства одним или несколькими светоизлучающими элементами 2, расположенными в указанном корпусе 1, воспринимается светопринимающим элементом 4, установленным на монтажной панели 3, при этом указанный отраженный свет отражается из области обнаружения, расположенной снаружи корпуса 1 устройства.

Полупроводниковое устройство // 2272337

Изобретение относится к электротехнике, а именно к полупроводниковым преобразователям электрической энергии с изоляционным барьером между выводами управления и выводами для подключения регулируемого напряжения, и может быть использовано в приборах промышленного электропривода и автоматики.

Устройство управления полупроводниковым ключом // 2206147

Изобретение относится к электротехнике, а именно к силовым полупроводниковым преобразователям электрической энергии, и может быть использовано в силовых приборах систем промышленного электропривода и автоматики.

Оптотиристор // 2185690

Изобретение относится к электронике, а именно к полупроводниковым приборам, и может быть использовано в силовой преобразовательной технике. .

Полупроводниковый магнитооптический преобразователь // 2086048

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано как датчик магнитной индукции в различных устройствах автоматизированного управления.

Фотопреобразователь с hit структурой и технология его изготовления // 2700046

Изобретение относится к солнечным элементам (СЭ) с HIT структурой на основе кристаллического кремния. Фотопреобразователь с HIT структурой на основе кристаллического кремния с α-Si - c-Si гетеропереходами с тонким внутренним i-слоем из α-Si содержит эмиттер - α-Si (р+), базу - c-Si (n), дифракционную решетку, тыльный потенциальный барьер - α-Si (n+) и токосъемные контакты.

Способ низкотемпературной активации фотопроводимости пленок теллурида кадмия // 2699033

Изобретение относится к технологии создания гибких тонкопленочных солнечных батарей и может найти применение при создании солнечных батарей с гетеропереходом CdTe/CdS.

Металлооксидный солнечный элемент // 2698533

Изобретение относится к области солнечной фотоэнергетики, в частности к устройствам для прямого преобразования солнечной энергии. Предложен металлооксидный солнечный элемент на основе наноструктурированных слоев металлооксида, сенсибилизированного поглощающей свет субстанцией, включающий проводящий слой из оксида олова, допированного фтором или индием, и противоэлектрод, при этом в качестве поглощающей свет субстанции он содержит органический краситель или квантовые точки, а противоэлектрод выполнен в виде пленки из композитного материала на основе графена и наночастиц редкоземельного элемента, нанесенной на проводящее покрытие из оксида олова, допированного фтором или индием.

Способ изготовления преобразователя солнечной энергии с высоким кпд // 2698491

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления преобразователя солнечной энергии. Способ изготовления полупроводникового прибора со структурой с р, i, n слоями, включающий процессы легирования, при этом формирование i-слоя в p-i-n структуре осуществляют в три этапа: первый этап - осаждением пленок Si:H со скоростью 0,3 нм/с, при ВЧ мощности 8 Вт, со скоростью потока SiH4 20 см3/с и давлении 27 Па; второй этап - осаждением пленок Si:H со скоростью 0,6 нм/с, при ВЧ мощности 15 Вт, со скоростью потока SiH4 50 см3/с и давлении 45 Па, третий этап - осаждением пленок Si:H со скоростью 1,0 нм/с, при ВЧ мощности 28 Вт, со скоростью потока SiH4 80 см3/с и давлении 65 Па, с последующим легированием i-слоя бором до 0,05×10-4% при соотношении (B2H6/SiH4) 10-4% в газовой смеси.

Способ изготовления устройства тонкопленочных солнечных элементов и такое устройство тонкопленочных солнечных элементов // 2697573

Устройство солнечных элементов с батареей тонкопленочных солнечных элементов на подложке (5) выполнено так, что каждый солнечный элемент сформирован слоями, представляющими собой нижний электрод (6), фотоактивный слой (7), верхний электрод (8) и изолирующий слой (9).

Способ изготовления гибкого фотоэлектрического модуля // 2695277

Изобретение относится к области электротехники, а именно к способам изготовления гибких фотоэлектрических модулей для преобразования энергии солнечного излучения в электричество, которые могут быть использованы для электропитания потребителей и заряда аккумуляторов на борту электрических и гибридных транспортных средств морского и воздушного применения.

Импульсное фотоприемное устройство // 2694463

Изобретение относится к области приема оптического излучения и касается импульсного фотоприемного устройства. Устройство включает в себя фоточувствительный элемент, схему обработки сигнала и оптический затвор, установленный перед фоточувствительным элементом.

Приемник лазерных импульсов // 2692830

Изобретение относится к области приема оптического излучения и касается приемника лазерных импульсов. Приемник включает в себя фоточувствительный элемент, схему обработки сигнала и оптический затвор, установленный перед фоточувствительным элементом.