Т а б л и ц а 3
Реально наблюдаемая надежность Р2 оценивания занятости частот при равномерном распределении точек контроля вдоль оси времени и требуемых погрешности Л2 = 0,5 % и надежности 95 %
Надежность PZ при минимальной и максимальной нормированных
Средняя длительностях сигналов в канале т_ min / Ти; т_ / Ти
канала Z, % 0,0005; 0,0005; 0,0005; 0,0005; 0,0005; 0,002; 0,002;
0,0015 0,0025 0,0055 0,0095 0,0195 0,005 0,010
2,5 0,981 0,961 0,962 0,964 0,967 0,972 0,972
5,0 0,973 0,969 0,962 0,962 0,962 0,969 0,966
10,0 0,961 0,963 0,957 0,957 0,957 0,962 0,960
20,0 0,954 0,956 0,958 0,956 0,951 0,958 0,955
30,0 0,958 0,953 0,960 0,958 0,955 0,956 0,956
40,0 0,956 0,954 0,960 0,955 0,956 0,956 0,958
50,0 0,953 0,956 0,956 0,956 0,956 0,958 0,958
ти. По завершении очередного интервала измерений корректировать интенсивность потока сигналов в текущем канале Хд в соответствии с (12).
Проверку свойств изложенной выше методики измерения занятости радиочастот целесообразно осуществлять методом статистического моделирования. Серии измерений занятости в широком диапазоне параметров позволяют получить данные, аналогичные представленным в табл. 3.
Заключение. Практика осуществления радиоконтроля показывает, что отдельные положения рекомендаций [1, 2] по оценке занятости частот к настоящему моменту устарели и требуют корректировки. Для такой оценки следует ис-
пользовать абсолютную, а не относительную погрешность измерения занятости. Для повышения эффективности работы сервера радиоконтроля необходимо адаптировать параметры тестирования к текущим характеристикам проверяемых каналов.
В статье предложена методика контроля занятости частот, ориентированная на целевое применение измерительной аппаратуры для сбора данных о состоянии каналов и на равномерное распределение точек контроля вдоль оси времени. Методика характеризуется малой трудоемкостью и позволяет обеспечивать надежность оценивания занятости не хуже минимально допустимой при затратах времени на выполнение измерений, существенно меньших требуемых в соответствии с рекомендациями [1, 2].
Л и т е р а т у р а
1. Справочник по радиоконтролю: МСЭ 2002. — Женева, 2004.
2. Рекомендация МСЭ^ SM.182. Автоматический контроль занятости радиочастотного спектра.
3. Рембовский А. М., Ашихмин А. В., Козьмин В. А. Радиомониторинг: задачи, методы, средства / Под ред. А. М. Рем-бовского. — М.: Горячая линия — Телеком, 2006.
4. Бронштейн И. Н., Семендяев К. А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов. — М.: Наука, 1980.
5. Справочник по специальным функциям / Под ред. М. Аб-рамовица и И. Стиган. — М.: Наука, 1979.
Дата принятия 08.10.2009 г.
621.3.049.77.002
Магнитоконцентрационный эффект на рл-переходе база—подложка биполярного
магнитотранзистора
Р. Д. ТИХОНОВ
Научно-производственный комплекс «Технологический центр» МИЭТ, Москва, Россия,
e-mail: R.Tikhonov@tcen.ru
Экспериментально обнаруженный эффект отрицательной чувствительности двухколлекторного латерального биполярного магнитотранзистора npn-типа, сформированного в кармане, исследован с помощью приборно-технологического моделирования. Установлено, что знак чувствительности определяется разделением потоков электронов и дырок на рп-переходе карман — подложка в магнитном поле. Дан анализ модуляции проводимости в области объемного заряда рп-перехода магнитным полем.
Ключевые слова: биполярный магнитотранзистор, приборно-технологическое моделирование, магнито-концентрационный эффект.
The experimentally found effect of dual collector lateral bipolar npn-type magnetotransistors negative sensitivity the generated is investigated by means of instrumental-technological modelling. It is established that the sensitivity sign is defined by division of electrons and holes streams on pn-junction in magnetic field. The analysis of modulation by magnetic field of conductivity in the field of volume charge of pn-junction is given.
Key words: bipolar magnetotransistor, instrumental-technological modeling, magnetoconcentration effect.
В [1] экспериментально установлено, что внешнее поперечное магнитное поле вплоть до индукции 2 Тл не влияет на уровень инжекции эмиттера двухколлекторного кремниевого рпр бокового (латерального) магнитотранзистора (КБМ).
Эффект модуляции инжекции магнитным полем не наблюдается. Магниточувствительность КБМ определяется изменением коэффициента передачи эмиттер—коллектор. Внешнее поперечное магнитное поле вызывает поворот линий
эмиттерного тока в базовой области на основе полупроводника с равномерным распределением примеси.
В КБМ возникают магнитоконцентрационные эффекты, приводящие к дополнительному возрастанию или уменьшению силы коллекторного тока в зависимости от знака магнитной индукции (В+, В-). На магнитоконцентрационный эф-
Н, мкм О
Лм
шрх
см"3'с"1 3,42x10ю
| У /
1 \ Я
п 1 ш ■
I I IIIГ"
-100
10" 101
10" 101
10 -101
-10
1'
-10
-10
иI I I | Г~
100 /_, мкм
ЛЛ/„, см 1,95 юм
14
Рис. 1. Распределения разностей скоростей рекомбинации электронов и дырок по механизму Шокпи — Рида—Холла (а) и концентраций электронов и дырок в БМТК (б, е) при воздействии магнитного поля и без него
фект влияют параметры материала базы, отношение длины базы к диффузионной длине неосновных носителей заряда и скорость поверхностной рекомбинации. При малых длине базы и скорости поверхностной рекомбинации магнитоконцентрационные явления пренебрежимо малы, и зависимость силы коллекторного тока от индукции является линейной. Увеличение концентрации в подложке уменьшает чувствительность. Абсолютная токовая чувствительность экспоненциально возрастает при уменьшении расстояния между эмиттером и коллекторами.
Магнитоконцентрационные явления понимаются здесь как изменение концентрации инжектированных носителей вследствие поверхностной рекомбинации на длине базы в магнитном поле, прижимающем носители к поверхности с одной стороны от эмиттера и отодвигающем от поверхности — с другой. Этот эффект вызывает нелинейность изменения силы тока каждого коллектора в зависимости от индукции магнитного поля при больших расстояниях между эмиттером и коллекторами. Разность силы токов коллекторов линейно зависит от индукции.
Распределения плотности тока и линий тока электронов в двухколлекторном биполярном прп-магнитотранзисторе с равномерным легированием подложки (БМТ), полученное при расчете с помощью программ приборно-технологичес-кого моделирования КЕ TCAD [2], показывают, что линии тока укорачиваются с одной стороны от эмиттера и увеличивается сила тока первого коллектора, расположенного с этой же стороны. С другой стороны от эмиттера линии тока удлиняются, и сила тока второго коллектора уменьшается. Чувствительность определяется как положительная.
В латеральном двухколлекторном прп-магнитотранзис-торе (БМТК), расположенном в диффузионном кармане, с поверхностной концентрацией = 2 ■ 1016 см-3 и глубиной диффузии Хи = 6,6 мкм наблюдается [3] изменение знака разности силы токов коллекторов в магнитном поле по сравнению с транзистором БМТ в подложке с равномерным легированием Ма = 1015 см-3 (Ма — концентрация акцепторов). Транзисторы БМТК изготавливались по той же технологии и имели ту же топологию, что и БМТ. Изменялся только тип проводимости подложки и в ней создавался диффузионный карман р-типа проводимости.
Изменение напряжения на коллекторах БМТК имеет противоположный знак по сравнению с БМТ. При безусловном отклонении инжектированных из эмиттера электронов под действием силы Лоренца в сторону второго коллектора растет сила тока в первом коллекторе и уменьшается во втором. Чувствительность оказывается отрицательной.
Таким образом, введение кармана с неравномерным распределением примеси в области базы двухколлекторно-го латерального магнитотранзистора изменяет его характеристики и знак чувствительности с положительного на отрицательный. Максимальное значение чувствительности повышается. Соединение контактов подложки и кармана создает порог срабатывания латерального транзистора: при достижении некоторой силы тока эмиттера появляется заметный ток коллектора.
Эффект изменения знака чувствительности определяется распределением тока инжектированных носителей в кармане. В основном ток электронов к коллекторам протекает вблизи рп-перехода карман—подложка, где при диффузии примеси ниже концентрации и больше диффузионная длина носителей [4]. При расположении контакта подложки на
нижней поверхности отрицательная чувствительность не наблюдается [5].
В [6] показано, что при ибэ > 0,72 В база вблизи эмиттера «заливается» инжектированными электронами с концентрацией больше концентрации дырок в базе вследствие легирования кармана, и рп-переход между п-подложкой и р-карманом исчезает. Электроны заполняют не только базу, но и образуют облако в подложке. Вместе с электронами в подложку проникают дырки, компенсирующие заряд электронов. Около эмиттера в кармане и подложке образуется электронно-дырочная плазма. В магнитном поле отклонение силовых линий тока приводит к их смещению в кармане. Наблюдается пространственная модуляция распределения концентрации инжектированных носителей, т. е. магнитокон-центрационный эффект в объеме полупроводника.
Каким образом изменяются концентрации электронов и дырок и скорость их рекомбинации, рассматривается в [7, 8] с использованием результатов приборно-технологического моделирования. На рис. 1 показаны распределения разностей скоростей рекомбинации электронов и дырок по механизму Шокли — Рида—Холла и концентраций электронов и дырок в области около эмиттера БМТК при воздействии магнитного поля и без него.
Под действием силы Лоренца происходит изменение распределения электронов и дырок в области базы вблизи эмиттера в соответствии с механизмом формирования положительной чувствительности. Концентрация их возрастает слева от оси симметрии, проходящей через центр эмиттера, а справа падает. Соответственно изменяется скорость рекомбинации.
В области перехода карман — подложка при удалении от эмиттера картина совсем другая. Как видно на рис. 1,
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.