СВЕТОТРАНЗИСТОР С ДВУМЯ ИЗЛУЧАЮЩИМИ ПЕРЕХОДАМИ Российский патент 2016 года по МПК G05D23/30 

Изобретение относится к электронным компонентам микросхем.

Известен способ отвода тепла от тепловыделяющих электронных компонентов в виде излучения [1], в котором используется светотранзистор с одним излучающим переходом, предназначенным для преобразования в излучение избыточной энергии электронов при прохождении р-n-переходов.

Цель изобретения - уменьшение тепловыделений биполярных транзисторов.

Это достигается тем, что в отличие от обычного светотранзистора с одним излучающим р-n-переходом, оба перехода сформированы в виде светоизлучающих, а сам транзистор включается по схеме с общей базой, причем оба источника питания для базы - эмиттера и базы - коллектора подключаются таким образом, что оба p-n-перехода могут быть одновременно открыты или закрыты. Если электрон проходит через р-n-переход с уменьшением энергии, то эта энергия выделится в виде излучения, а если с увеличением энергии, то теплота поглощается на этом переходе. При открывании p-n-переходов и генерации фотонов, возникает также и обратный эффект с поглощением фотонов в полупроводниковых материалах p-n-переходов и увеличением проводимости за счет генерации электронов и дырок, что в свою очередь приводит к дополнительному усилению тока в транзисторе, причем быстродействие процесса соразмерно скорости света.

На фиг.1 изображены биполярные транзисторы с p-n-р- и n-p-n-структурами, в которых оба перехода являются излучающими. На фиг.1, а светотранзистор излучает фотоны с обоих р-n-переходов, т.к. источники питания подключены таким образом, что оба перехода открыты и происходит испускание фотонов с частичным их поглощением в полупроводниковых материалах и усилением тока базы за счет увеличения проводимости. На фиг. 1, b приведена работа светотранзистора при подаче на базу запирающего потенциала большего, чем на коллекторе или эмиттере и возникновение охлаждающего эффекта Пельтье с поглощением тепла на обоих p-n-переходах.

На фиг. 1, с и d приведены аналогичные режимы для n-p-n-транзисторов. Таким образом, в открытом состоянии светотранзистор с двумя излучающими переходами с усилением передает цифровую информацию с высоким быстродействием по оптическому каналу. А в закрытом состоянии осуществляет охлаждение, позволяющее в конечном итоге увеличить степень интеграции сверхбольших интегральных схем и повысить энергосбережение за счет исключения дополнительных внешних систем теплоотвода.

Светотранзистор изготавливается из фосфида галлия (GaP), нитрида галлия (GaN), карбида кремния (SiC) или других подобных материалов.

Разработанный светотранзистор с двумя излучающими переходами позволяет повысить производительность цифровой техники при одновременном снижении энергетических затрат.

Литература

1. Светотранзистор: пат. 2487436 Рос. Федерация: МПК H01L 23/38; H01L 29/70 / Исмаилов Т.А., Гаджиев Х.М., Гаджиева С.М., Нежведилов Т.Д., Челушкина Т.А.; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «Дагестанский государственный технический университет». - №2012103813/28; заявл. 03.02.2012, опубл. 10.07.2013, Бюл. №19.

Использование: для отвода тепла от электронных компонентов. Сущность изобретения заключается в том, что светотранзистор с двумя излучающими переходами выполнен в виде биполярного транзистора с р-n-р или n-p-n-структурой, где оба перехода сформированы в виде светоизлучающих, а сам транзистор включается по схеме с общей базой, причем оба источника питания для базы - эмиттера и базы - коллектора подключаются таким образом, что оба р-n-перехода могут быть одновременно открыты или закрыты, причем в транзисторе возникает дополнительное усиление за счет повышения проводимости полупроводниковых материалов при поглощении фотонов, излучаемых р-n-переходами. Технический результат: обеспечение возможности уменьшения тепловыделений биполярных транзисторов. 1 ил.

Светотранзистор с двумя излучающими переходами, выполненный в виде биполярного транзистора с р-n-р или n-p-n-структурой, отличающийся тем, что в отличие от обычного светотранзистора с одним излучающим р-n-переходом, оба перехода сформированы в виде светоизлучающих, а сам транзистор включается по схеме с общей базой, причем оба источника питания для базы - эмиттера и базы - коллектора подключаются таким образом, что оба р-n-перехода могут быть одновременно открыты или закрыты, причем в транзисторе возникает дополнительное усиление за счет повышения проводимости полупроводниковых материалов при поглощении фотонов, излучаемых р-n-переходами.