Я пытался понять, как работает точечный транзистор Бардина-Брэттейна . В точечно-контактном транзисторе используются барьеры Шоттки (переходы металл/полупроводник), так при каких условиях барьер Шоттки будет инжектировать неосновные носители?
В транзисторе с биполярным переходом эмиттер с прямым смещением инжектирует неосновные носители в базу, которые затем проходят через обедненный слой база-коллектор с обратным смещением.
На первый взгляд точечный транзистор может работать таким же образом: выпрямляющий барьер Шоттки может инжектировать неосновные носители из металлического эмиттера в легированную кремниевую основу, которые затем будут перемещаться через базу с обратным смещением в обедненный слой металлического коллектора.
За исключением того, что во всех учебниках, которые я могу найти, говорится о барьерах Шоттки, например:
В нормальных рабочих условиях ток неосновных носителей на несколько порядков меньше тока основных носителей. (Сзе, Полупроводниковые приборы , 1985).
Или,
прямой ток ... обусловлен инжекцией основных носителей из полупроводника в металл. Отсутствие инжекции неосновных носителей и связанное с этим время задержки хранения являются важной особенностью диодов с барьером Шоттки. Хотя некоторая инжекция неосновных носителей происходит при высоких уровнях тока, по сути, это устройства с основными носителями» (Streetman, Solid State Electronic Devices , 1980).
Так что дает? Транзистор с точечным контактом может работать только в том случае, если вводится точечный контакт из золота и германия n-типа. Может быть, дело в том, что при высоких плотностях тока инжекция неосновных носителей на самом деле довольно распространена? (Но диоды с точечным контактом должны иметь очень высокую плотность тока, и, таким образом, если это объяснение, то у нас нет хорошего объяснения их хорошей емкости.)
В сети гуляет много ошибочной информации о том, как работают точечные транзисторы. В сообществе «производителей» высказывается предположение (вероятно, из статьи Henderson, PB; Самодельные транзисторы, Wireless World , январь 1954 г., с. -типа легирования, так что транзисторы с точечным контактом на самом деле представляют собой простые транзисторы с PNP-переходом. Но люминофор является легирующей примесью N-типа, так что это кажется маловероятным объяснением. Джери Элсворт повторяет это утверждение в своем видео на Youtube .
Страница Википедии , страница PBS и страница Нобелевской премии (см. кадры 19-26 анимации) утверждают, что точечные контакты каким-то волшебным образом создают инверсионный слой на основе отверстий по всей поверхности кристалла . (Справедливости ради стоит отметить, что в оригинальных статьях Бардина и Браттейна в Physical Review (74(2):230-232, июль 1948 г.) приводились обширные аргументы о поверхностных состояниях, которые могли запутать проблему).
Однако в речи Бардина о вручении Нобелевской премии (опубликованной в журнале Science, 126:105-112, 19 июля 1957 г. (платный доступ) он дает традиционное объяснение выпрямляющего контакта Шоттки, а затем говорит (стр. 109)
Если (энергетический барьер) достаточно велик, уровень Ферми на границе раздела может быть близок к валентной зоне, что подразумевает инверсию от n-типа проводимости в объеме к p-типу проводимости вблизи контакта. Область дырочной проводимости называется, вслед за Шоттки, «инверсионным слоем». При этом заметная часть тока на контакт может состоять из неосновных носителей, в данном случае дырок. Важным результатом исследовательской программы Bell Laboratories после войны было указание на важность потока меньшинств.
Итак, у меня есть нобелевский лауреат, говорящий одно, и два выдающихся сотрудника IEEE, говорящие что-то, что кажется противоречивым.
Я думаю, что все должны быть правы. (Я уж точно не собираюсь противоречить двукратному лауреату Нобелевской премии по физике Джону Бардину .)
Диоды Шоттки имеют очень короткое время обратного восстановления (переключение из проводящего состояния в запирающее), поэтому не может быть каких-либо значительных токов неосновных носителей, потому что извлечение этих неосновных носителей замедляет переключение традиционных p-n-диодов.
С другой стороны, в классическом эксперименте Хейнса-Шокли точечный выпрямитель используется специально для ввода неосновных носителей в полупроводник. [Эксперимент измеряет различные свойства этих введенных носителей и демонстрирует, что они действительно являются неосновными носителями. «Полупроводниковая электроника» Гиббонса даже включает подробную процедуру подготовки образцов для лабораторной демонстрации того, что он называет «экспериментом Шокли-Хейнса».]
Шокли в своей Нобелевской лекции включает рисунок 2, изображающий генерацию дырок в полупроводнике n-типа, и заявляет, что
в хорошей эмиттерной точке можно показать, что более 90 % тока приходится на процесс, вводящий дырки в полупроводник, и менее 10 % — на процесс, удаляющий электроны.
Я подозреваю, что ключ заключается в деталях формирования этой «хорошей» точки, которая может привести к совершенно другой структуре энергетических зон на границе раздела, чем в диоде Шоттки. Однако это только подозрение, и поэтому этот пост не является удовлетворительным ответом.
Энди ака
Блуждающая логика
Блуждающая логика
Арт Браун