СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №4/2013

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ диоды) до пико и субпикодиапазона COOL RF SBD, тиристоры (GTO, SIT, MCT, ETO) 1200 B, 0,3…0,5МГц; IGBT – 1,0 МГц; MOSFET 2 , JFET 2 – 10…20 МГц; ● волновая, в т.ч. высоковольтная для L , S и X диапазонов, электроника в диапазоне частот 0,5–2000 ГГц (0,5 × 10 –3 …2,0 ТГц) с возможностью вплоть до 300 ТГц (на безлавинном пролёте), с длиной канала GaAs ≤ ≤ 4 нм (имеется информация, что в США созданы 10 нм GaAs приборы). Фактически это твердотельный ана лог ЛБВ; ● функциональная электроника : про мышленная солнечная энергетика с более «дешёвым» по сравнению с кремнием КПД до 40%, серными лампами солнечного безэлектродно го свечения (не путать с мерцающи ми LED, неблагоприятными для че ловеческого зрения), которые необ ходимы в северных регионах для создания аграрного сектора с круг логодичным освещением; интерес нейшая сфера магнито и оптичес кой электроники, пси электроника (упомянутая выше) на частотах, приближающихся к 300 ТГц; ● энергосберегающие системы, сило вые преобразователи на ЭКБ сило вой электроники с потенциальным рынком к 2030 г. до $300 млрд (в усло виях истощения углеводородов), с креном к созданию гигаваттных сол нечных, атомных, ветряных и водо родных мощностей; ● системы СВЧ диапазона : АФАР, ЦАФАР, широкополосная связь, РЭП, телеметрия, GPS, GSM, телекоммуни кации, цифровые системы терадиа пазона, картография и зондирова ние поверхности с рынком к 2030 г. до $0,5 трлн и более. Одной из важнейших составных час тей представляемого проекта являет ся высоковольтная H GaAs СВЧ элек троника. На рисунке 1 показана структура СВЧ приборов на основе H GaAs, а на рисунке 2 представлен частотный диа пазон основных продуктов проекта. Опираясь на данные рисунка 2, мож нодостаточно смело сделать вывод: воз можностиH i GaAs СВЧ электроникидо 2030 г. практически неисчерпаемы. В природенетпокаматериалов (Ge, Si, SiC, GaN, InP, C (алмаз), BN, AlN и др.), кото рые позволили бы создать такойширо кий спектр приборов (см. рис. 1 и [2]). В рамках описываемого проекта ав торы ведут активную популяризацию изложенных идей по i GaAs силовой электронике [3], [4], [5] и [6] и первых деталей по высоковольтным H i GaAs СВЧ приборам. Настало время представить HBT i GaAs. Ч АСТЬ 1. P N P H I G A A S HBT Рассмотрим возможности p n p и n p n высоковольтных СВЧGaAs HBT. На примере Si биполярных СВЧ известно, что по соотношению частота/мощ ность p n p приборы являются как бы второсортными по сравнению с n p n СВЧ транзисторами. Так, лучшие Si p n p имеют f T < 1,0 ГГц при максималь ных напряжениях коллектор база 50…60 В. В i GaAs несколько иначе (хотя, казалось бы, подвижность элек тронов в GaAs выше в 10–15 раз по движности дырок). В L и S диапазонах возможности p n p и n p n H GaAs высоковольтных транзисторов почти идентичны, разница начинает прояв ляться в X диапазоне в пользу n p n HBT. 11 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 4 2013 – n–p–n НВТ; – p–n–p HBT; – ЛПТ (лавинно-пролётные); – ГТ (Ганна-транзисторы); – HEMT; – EHEMT; – JFET 2 ; – MOSFET; – MOSFET 2 ; – «Реактивные» транзисторы; – Фототранзисторы – p–i–n; – ЛПД; – Ганна; – Лазерные; – Суперинжекционные диоды; – COOL RF SBD; – Атомномолекулярные диоды Шоттки – Фото-НВТ; – Лазер-НВТ; – Лазер-MOSFET; – Лазер-JFET; – Фотоинжекционный HBT; – Лазер-HEMT; – Атомномолекулярные диоды Шоттки Активные, управляемые: – Ёмкость; – Индуктивность; – Умножитель частоты; – Фазовращатель; – Фазоинвертор; – Фазогенератор; – Резонансный генератор – Транзисторы СВЧ; – Тератранзисторы; – Инфратранзисторы; – Диоды СВЧ; – Терадиоды; – Инфрадиоды – n-МОП; – КМОП; – Н-МОП; – Н-КМОП; – Инжекционная логика СВЧ полупроводниковые GaAs-приборы Транзисторы Диоды Фотоключи Активный пассив Баллистические приборы С 3 СИС Рис. 1. Структурная схема H GaAs СВЧ приборов 1000 100 10 1 0 f, Ггц НВТ p–n–p HBT n–p–n ЛПТ ГТ HEMT JFET MOSFET, MOSFET 2 p–i–n COOL RF SBD ЛПД Ганна-диоды Лазерные диоды Фотоключи Активный пассив Баллистические приборы С 3 СИС Рис. 2. Граничные частоты H i GaAs приборов © CТА-ПРЕСС