ЭКОНОМИЧНЫЙ СВЕТОВОЙ ТРАНЗИСТОР Российский патент 2016 года по МПК H01L23/00 

Изобретение относится к электронным компонентам микросхем.

Известен способ отвода тепла от тепловыделяющих электронных компонентов в виде излучения [1], в котором используются светодиодные излучатели, предназначенные для преобразования тепловой энергии, поступившей с холодных спаев термомодуля в виде электрического тока в энергию излучения, отводящего тепло от охлаждаемого устройства в окружающую среду. Также известен светотранзистор [2], в котором имеется светоизлучающий p-n-переход для замещения части тепловой энергии в световое излучение. В светотранзисторе с высоким быстродействием [3] p-n- и n-p-переходы сформированы соответственно в виде светоизлучающего и фотопоглощающего и образуют интегральную оптопару внутри самого транзистора для повышения быстродействия.

Цель изобретения - повышение экономичности биполярных транзисторов в импульсном режиме работы.

Это достигается тем, что часть полезного сигнала, проходящего через транзистор преобразуется на одном n-p-переходе в оптическое излучение, а на втором происходит обратное преобразование оптического излучения в полезный электрический сигнал, причем за счет того, что база, эмиттер, коллектор выполнены в виде зеркальных металлических электродов, все фотоны после многократных переотражений внутри транзистора будут преобразованы в электричество даже при невысоком КПД фотопреобразующего n-p-перехода.

На фиг. 1 изображен экономичный световой транзистор n-p-n-структуры. Конструктивно экономичный световой транзистор заключен внутри зеркальных металлических электродов: база 1, эмиттер 2, коллектор 3. Светоизлучающим переходом в биполярном транзисторе является тот переход, на котором электроны переходят из n зоны 4 в p зону 5, в результате чего вместо тепловых потерь энергия рассеивается в виде оптического излучения. Фотопреобразующим является переход, на котором электроны переходят из p зоны 5 в n зону 6, приобретая извне дополнительную энергию от излучения, как в обычной солнечной батарее. База 1, эмиттер 2, коллектор 3 электрически изолированы друг от друга диэлектрическим материалом 7.

В результате экономичный световой транзистор, сохраняя достоинства способа охлаждения светодиодов [1], светотранзисторов [2] и высокое быстродействие светотранзистора [3], приобретает высокую экономичность за счет генерации электричества из фотонов на фотопреобразующем n-p-переходе при помощи зеркальных металлических электродов.

В качестве материалов экономичного светового транзистора могут быть использованы любые материалы, традиционно используемые при изготовлении светодиодов, а именно арсенид галлия (GaAs), фосфид галлия (GaP), нитдид галлия (GaN), карбид кремния (SiC).

Источники информации

1. Патент РФ №2405230, Способ отвода тепла от тепловыделяющих электронных компонентов в виде излучения, опубл. 27.11.2010.

2. Патент РФ №2487436, Светотранзистор, опубл. 10.07.2013.

3. Патент РФ №2507632, Светотранзистор с высоким быстродействием, опубл. 20.02.2014.

Использование: для изготовления электронных компонентов микросхем. Сущность изобретения заключается в том, что экономичный световой транзистор выполнен в виде биполярного транзистора n-p-n-структуры, в нем р-n-переход, на котором электроны переходят из n зоны в р зону, сформирован в виде светоизлучающего, а n-р-переход, на котором электроны переходят из р зоны в n зону - в виде фотопреобразователя, причем коллектор, эмиттер и база выполнены в виде зеркальных металлических электродов. Технический результат: обеспечение возможности расширения экономичности биполярных транзисторов в импульсном режиме. 1 ил.

Экономичный световой транзистор, выполненный в виде биполярного транзистора n-p-n-структуры, отличающийся тем, что в нем р-n-переход, на котором электроны переходят из n зоны в р зону, сформирован в виде светоизлучающего, а n-р-переход, на котором электроны переходят из р зоны в n зону - в виде фотопреобразователя, причем коллектор, эмиттер и база выполнены в виде зеркальных металлических электродов.