СВЕТОТРАНЗИСТОР БЕЛОГО СВЕТА
WHITE LIGHT OPTICAL TRANSISTOR

Изобретение относится к полупроводниковым приборам, по меньшей мере, с одним потенциальным барьером или с поверхностным барьером, предназначенные для светового излучения, имеющие в основном двухмерные излучающие поверхности, отличающиеся формой или относительными размерами или расположением полупроводниковых областей.
7
Известен светодиод содержащий, по меньшей мере, один полупроводниковый светоизлучающий элемент, покрытый линзой, имеющей расположенную над светоизлучающим элементом выемку, в которой сформирована двухслойная компаундная область. Указанная область включает нижний и верхний слои оптически прозрачного компаунда. Нижний слой компаунда, в котором распределены люминофорные частицы, имеет в отвержденном состоянии твердость большую, чем верхний слой. Изобретение обеспечивает повышение стабильности оптических характеристик светодиода (патент РФ №2331951, МПК H01L 33/00 опубликован 20.08.2008). Недостатком такого изобретения является невозможность управления световым потоком в процессе излучения.
6
Известен биполярный транзистор, содержащий полупроводниковую подложку, на которой расположена планарная транзисторная структура с чередующимся типом проводимости, включающая области эмиттера, базы и коллектора, причем область коллектора содержит приповерхностную высоколегированную зону, отличающийся тем, что, с целью обеспечения регулирования коэффициента усиления и расширения функциональных возможностей, в структуре выполнен паз, дно которого расположено в области коллектора, а области эмиттера и базы ограничены одной из стенок паза, на стенках паза сформированы слой диэлектрика и электрод, причем последний является полевым по отношению к области коллектора (а.с. 1091783 МПК H01L 29/73, опубликовано 10.05.1996). Недостатком изобретения является отсутствие генерации света активной областью транзистора.
5
Известен МДП-транзистор содержащий полупроводниковую подложку первого типа проводимости, сформированные в ней области стока и истока второго типа проводимости и электрод затвора. Между областями стока и истока создана дополнительная область первого типа проводимости, размещенная на расстоянии от области стока, большем ширины обедненной области обратно смещенного p-n-перехода стока при максимальном рабочем напряжении. Концентрация легирующей примеси в этой области превышает концентрацию легирующей примеси в подложке и определяется требуемой величиной порогового напряжения, минимальные размеры дополнительной области превышают ширину области пространственного заряда при инверсии на ее поверхности. Подложка выполнена с низкой концентрацией легирующей примеси, например 11013-81014 см-3 для кремния (а.с. 1507145, МПК H01L 29/784, опубликовано 15.02.1994). Недостатком изобретения является отсутствие генерации света активной областью транзистора.
7
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является, мощный светодиод среднего ПК-диапазона на основе тиристорной гетероструктуры, включающий слой n-GaInAsSb в качестве активной области, AlGaAsSb в качестве ограничительного слоя и GaSb p-типа толщиной 0,5 мкм между буферным и активным слоем для получения тиристорного эффекта, характеризующегося эффективной локализацией электронов и дырок и двухсторонней инжекцией дырок в активную область светодиода (патент РФ 64818, МПК H01L 33/00, опубликован 10.07.2007). Недостаток указанного светотиристора состоит в том, что регулирование потока излучений осуществляется ступенчато - по схеме «вкл-выкл», что не позволяет обеспечить плавное регулирование режима освещения и стабилизировать его при резких бросках напряжения в сети и изменении частоты питающего напряжения.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание светоизлучающего прибора с возможностью плавно регулировать ток, протекающий через него с целью плавного регулирования генерируемого светового излучения и стабилизации в заданном режиме, особенно в переходных режимах, а также при резких бросках питающего напряжения.
Сущность изобретения состоит в том, светотрназистор белого света представляющий собой полупроводниковое устройство предназначенное для светового излучения на основе транзисторной структуры с чередующимся типом проводимости, образующей активную область, генерирующую синее свечение, имеет корпус с размещенным в нем чипом с последовательно соединенными областью с первым типом проводимости, являющуюся эмиттером, областью со вторым типом проводимости являющуюся базой и вторую областью с первым типом проводимости, являющуюся коллектором, при этом каждая из областей имеет омический контакт, вынесенный наружу корпуса, а чип с эмиттером уменьшенной толщины, соединенным через базу с коллектором, помещен в оптически прозрачный компаунд, в верхнюю часть которого, имплантирован люминофор.
Изобретение поясняется рисунком, где на фигуре 1 показана конструкция светотранзистора белого света. Светотранзистор белого света состоит из корпуса 1, в нижней части которого размещен чип с транзисторной структурой с чередующимся типом проводимости, например n-p-n транзисторной структуры 2, где n - область с первым типом проводимости, p - область со вторым типом проводимость. Внутренняя полость корпуса 1 заполнена оптически прозрачным компаундом 3. В верхнюю часть оптически прозрачного компаунда имплантированы частицы люминофора 4. В качестве люминофора может использоваться, например, алюмоиттриевый гранат (АИГ). Светопрозрачный для синего свечения тонкий слой области с первым типом проводимости - n, являющейся эмиттером, имеет омический контакт 5, выведенный наружу корпуса обозначенный буквой Э (эмиттер). Активная базовая область со вторым типом проводимости p - также имеет омический контакт 6 выведенный наружу корпуса обозначен буквой Б (база). Вторая область с первым типом проводимости - n, являющаяся коллектором, припаяна к развитому омическому контакту 7, обозначенному буквой К одновременно являющемуся радиатором для отвода тепла, выделяющегося на коллекторе. Транзисторная структура с чередующимся типом проводимости изготавливается последовательно соединенными слоями различных светоизлучающих гетероструктур, например системой GaN/InGaN/GaN, где GaN создает проводимость n-типа, InGaN проводимость p-типа. Образующийся p-n переход такой системы является активной областью обладающей свойством, при протекании через нее электрического тока, генерировать оптическое излучение синего цвета.
Работает светотранзистор следующим образом. При подаче положительного потенциала на эмиттер Э и отрицательного потенциала на коллектор К светотранзистор закрыт и ток по цепи эмиттер-коллектор не протекает. При подаче на базу Б небольшого меняющегося положительного потенциала коллекторный переход открывается и по цепи эмиттер-коллектор протекает ток, вызывающий свечение активной области. Меняющийся в соответствии с меняющимся током базы ток в цепи эмиттер-коллектор изменяет интенсивность генерируемого синего свечения. Кванты синего света, пройдя оптически прозрачный компаунд 3, достигают области имплантированного люминофора 4. Часть квантов синего света поглощаются частичками люминофора и преобразуются в желтый свет, кванты которого, смешиваясь с квантами синего света прошедшими сквозь область люминофора и не поглотившиеся в нем, покидают границу светотранзистора и их смешение создает белый свет, освещающий окружающее пространство.
Техническим результатом применения изобретения является возможность управлять током базы светотранзистора и, как следствие, управлять током его цепи эмиттер-коллектор, тем самым управлять интенсивностью свечения активной области светотранзистора. Это позволяет создавать различные режимы свечения светотранзистора, в том числе и стабилизировать свечение на заданном уровне.