етероструктурних з тунельним емітером; б - з планарно-легованими бар'єрами.
У тунельному бар'єрі (рис. 1, а) початкова швидкість визначається різницею потенціалів між емітером і базою. Бар'єр утворюється гетеропереходів Al Ga As - Ga As, причому легованої областю є шар Ga As - база транзистора.
У транзисторі з планарно-легованими бар'єрами (рис. 1, б) емітерний і колекторний бар'єри утворюються за рахунок негативного заряду тонкого шару іонізованих акцепторів. Планарно-легований бар'єр являє собою n - i - p - i - n-структуру. Аналогічно формується структура «Camel» -бар'єр (n + - p - n), з використанням якої створені «кемел» -транзістори [86]. Струм емітера визначається термоелектронної емісією через планарнолегірованний бар'єр. Швидкість балістичних електронів визначається величиною сумарного потенціалу, утвореного висотою бар'єру і прикладеного до емітера напруги. Транзистори з планарно-легованими бар'єрами називають ще монолітними (зробленими з одного і того ж матеріалу) транзисторами на гарячих електронах.
інжектувати пучок електронів має відносно малу ширину розкиду за шкалою енергій. За час практично миттєвого прискорення електрона полем гетероперехода симетрична частина функції розподілу електронів по енергіях не встигає змінитися і залишається рівноважної протягом часу балістичного прольоту бази. Тому висота колекторного бар'єра в балістичної транзисторі може бути зроблена досить високою: лише на кілька, де - температура кристала, нижче емітерного бар'єру. Високий колекторний бар'єр забезпечує малий струм колектор-база, а значить, високий коефіцієнт підсилення транзистора по струму.
З іншого боку, значне зниження висоти бар'єра колектора по відношенню до емітера знижує швидкодію транзистора, оскільки такий колектор буде збирати не тільки швидкі балістичні електрони, але і повільно летять електрони, що випробували розсіювання в базі.
Теоретичні оцінки швидкості балістичних електронів і середньої довжини їх балістичного прольоту для з'єднань типу з урахуванням реальної зонної структури і розсіяння на фононах і домішках (N=1 018 см? 3) показали, що оптимальна величина енергії інжектіруемих електронів лежить трохи нижче мінімуму енергії L-долин або енергії ударної іонізації. Інжекція електронів з більш високими енергіями веде до швидкого зростання частоти зіткнень з втратою спрямованої дрейфовой швидкості.
В умовах сильного легування бази балістичний проліт має свою специфіку, пов'язану з взаємодією пучка гарячих електронів з «морем» холодних, через якого різко знижується довжина вільного балістичного прольоту. Тому доцільно домагатися зниження опору бази не за рахунок легування, а використовуючи квантові ефекти, конкретно, розмірне квантування електронного газу в базі.
Ще один квантовий ефект може бути використаний при конструюванні бази балістичного транзистора на гарячих електронах. Як показує аналіз структури електронних рівнів і механізмів розсіювання в надрешітки Ga As -Al Ga As, виконаний в роботі, ефективна маса електронів у верхніх подзонах може бути дуже малою, і рухливість гарячих електронів в цих підзонах відповідно велика. Більше того, розсіювання між подзонами надрешітки може бути сильно придушене, що веде до збільшення часу релаксації по енергії і зростанню довжини вільного квазібалластіческого прольоту електрона. Наприклад, довжина вільного пробігу електрона, інжектіруемого в третю мініподзону надрешітки з кінетичною енергією 50 меВ при обліку примесного (N =) і фононного (300 K) розсіювання, досягає (1? 2) · нм.
Як бачимо, використання надрешітки в якості бази дозволяє зробити великий довжину балістичного прольоту і для електронів з відносно малою енергією.
Істотним моментом, що визначає ефективність роботи униполярного транзистора на гарячих електронах, є квантово-механічне відображення балістичних електронів, що пролітають над гетероперехідами, особливо над гетеропереходів база-колектор.
Швидкодія балістичного транзистора визначається не тільки часом балістичного прольоту бази, а й колекторного бар'єру. Хоча у колекторно бар'єрі на відміну від бази, як правило, є сильне ускоряющее електричне поле, воно не завжди призводить до скорочення часу прольоту через перекидання електронів у верхні долини з малою рухливістю. Так, розрахунок часу прольоту колекторного бар'єра Ga As - Al Ga As товщиною 100 нм показав, що додаток до колектора позитивного ускоряющего електрони напруги призводить не до зменшення, а до зростання часу прольоту і зникненню балістичного пучка в спектрі електронів на виході колектора.
. Транзистори на гарячих електронах
До теперішнього часу розроблені два типи транзисторів, для роботи яких суттєве значення має той факт,...
