一种传输特性可调的压电三极管模块及其调控方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种传输特性可调的压电三极管模块及其调控方法和应用，属于压电半导体领域，压电三极管模块包括：直流电源、压电半导体三极管及绝缘弹性基底；在所述压电半导体三极管发射结界面和集电结界面以线状连接方式，通过绝缘高分子材料将所述压电半导体三极管固接在所述绝缘弹性基底上；所述绝缘弹性基底用于将机械载荷沿平行于极化方向传递至发射结与集电结界面；所述压电半导体三极管外接于共射极放大电路；通过改变施加在所述绝缘弹性基底上的载荷类型和大小以调控三极管的传输特性。本发明专利技术的传输特性可调的压电三极管模块能够应用于不同的工况，为现有的压电三极管的进一步应用提供了方案和方向。进一步应用提供了方案和方向。进一步应用提供了方案和方向。

【技术实现步骤摘要】
一种传输特性可调的压电三极管模块及其调控方法和应用


[0001]本专利技术属于压电半导体领域，更具体地，涉及一种传输特性可调的压电三极管模块及其调控方法和应用。

技术介绍

[0002]近年来，随着第三代半导体的发展，人们开始专注一些具有独特特性的半导体材料。由于压电半导体同时具有压电性与半导体性，内部存在的力
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载流子
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电三场耦合，当施加外部机械载荷，会引起材料中的载流子再分布，从而显著改变器件内部的势垒结构与载流子传输特征，这种现象既方便了机械信号与电信号之间的互译，又使有利于制作电子元器件，因此压电半导体材料引领了电子元器件新的发展方向，进一步丰富和提升传统电学元器件的功能和性能。
[0003]三极管作为基本电子元器件，具有电电半导体三极管发射结界面底部和集流放大的作用。与单个PN结或异质结不同的是，三极管中结区内部的载流子复合行为，一方面将会导致载流子在基区内部的损失；另一方面，载流子复合行为也是基极输入信号调控集电极输出信号的物理基础，载流子复合行为的二相效果使得对于三极管的外部调控难以实现。
[0004]压电三极管属于压电半导体制作的电子器件之一，基于现有技术中针对三极管的外部调控的困难，已有的压电三极管模型均无法有效描述结区中的电学量分布，无法反应外加载荷对于三极管传输特性的影响，也很难弄清机械载荷调控压电半导体三极管传输特性的物理机理，进而限制了现有的压电三极管的进一步应用。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的缺陷和改进需求，本专利技术提供了一种传输特性可调的压电三极管模块及其调控方法和应用，其目的在于基于压电三极管，设计一种可以调节受力的模块化构造，基于该模块化构造，能够有效调控三极管的传输特性，以便于实现对压电三极管的进一步应用。
[0006]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种传输特性可调的压电三极管模块，包括：直流电源、压电半导体三极管及绝缘弹性基底；在所述压电半导体三极管发射结界面底部和集电结界面底部以线状连接方式，通过绝缘高分子材料将所述压电半导体三极管固接在所述绝缘弹性基底上；所述直流电源用于向所述压电半导体三极管施加工作电压；所述绝缘弹性基底用于将机械载荷沿平行于所述压电半导体三极管极化方向传递至发射结与集电结界面；所述压电半导体三极管外接于共射极放大电路；所述压电半导体三极管的传输特性可通过改变施加在所述绝缘弹性基底上的载荷类型和大小进行调节。
[0007]进一步地，所述压电半导体三极管的材料为：ZnO、ZnS、CdS、GaAs、GaN、InAs或AlN。
[0008]进一步地，所述绝缘弹性基底的材料为：聚苯乙烯或环氧树脂。
[0009]按照本专利技术的另一方面，提供了一种如第一方面任意一项所述的传输特性可调的压电三极管模块的调控方法，若所述压电半导体三极管基区多子和所述压电半导体三极管的掺杂类型一致，所述调控方法包括：在发射结与集电结界面施加一对拉伸载荷，降低发射结电阻率、提升集电结对载流子的收集能力以及提升基区的电导率，以提升所述压电半导体三极管的放大系数以及降低输入信号对输出信号的调控作用；或者在发射结与集电结界面施加一对压缩载荷，提升发射结电阻率、降低集电结对载流子的收集能力以及降低基区的电导率，以降低所述压电半导体三极管的放大系数以及提升输入信号对输出信号的调控作用。
[0010]按照本专利技术的另一方面，提供了一种如第一方面任意一项所述的传输特性可调的压电三极管模块的调控方法，若所述压电半导体三极管基区多子和所述压电半导体三极管的掺杂类型相反，所述调控方法包括：在发射结与集电结界面施加一对压缩载荷，降低发射结的电阻率、降低集电结对载流子的收集能力以及降低基区的电导率，以提升输入信号对输出信号的调控作用以及降低所述压电半导体三极管的放大系数；或者在发射结与集电结界面施加一对拉伸载荷，提升发射结电阻率、提升集电结对载流子的收集能力及提高基区的电导率，以降低输入信号对输出信号的调控作用以及提升所述压电半导体三极管的放大系数。
[0011]按照本专利技术的另一方面，提供了一种如第一方面任意一项所述的传输特性可调的压电三极管模块用于改变电路通断的方法，包括：对所述压电半导体三极管施加拉伸载荷，以提升所述压电半导体三极管的放大系数，使输出电流放大；或者所述压电半导体三极管施加压缩载荷，以降低所述压电半导体三极管的放大系数，使输出电流减小。
[0012]按照本专利技术的另一方面，提供了一种如第一方面任意一项所述的传输特性可调的压电三极管模块用于实现不同电路置换的方法，包括：对所述压电半导体三极管施加压缩载荷，以提升输入信号对输出信号的调控作用，所述压电半导体三极管被等效为一个正偏PN结与一个反偏PN结并联；或者对所述压电半导体三极管施加拉伸载荷，对所述压电半导体三极管施加压缩载荷，以降低基极电压对输出电流的调控作用，所述压电半导体三极管被等效为一个NN结与一个正偏PN结并联。
[0013]按照本专利技术的另一方面，提供了一种如第一方面任意一项所述的传输特性可调的压电三极管模块用于屏蔽机械干扰的方法，包括：若电流噪声导致输出电流增大，在对所述压电半导体三极管施加压缩载荷，以降低所述压电半导体三极管的放大系数，使输出电流减小，以抵消电流噪声的干扰；若电流噪声导致输出电流减小，在对所述压电半导体三极管施加拉伸载荷，以提升所述压电半导体三极管的放大系数，使输出电流增大，以抵消电流噪声的干扰。
[0014]按照本专利技术的另一方面，提供了一种如第一方面任意一项所述的传输特性可调的压电三极管模块用于测量应力或/和应变的方法，包括：
对所述压电半导体三极管施加拉伸载荷，以提升所述压电半导体三极管的放大系数，使输出电流放大；或者所述压电半导体三极管施加压缩载荷，以降低所述压电半导体三极管的放大系数，使输出电流减小。
[0015]按照本专利技术的另一方面，提供了一种如第一方面任意一项所述的传输特性可调的压电三极管模块用于对机械信号或/和声波信号进行调控的方法，包括：对所述压电半导体三极管施加压缩载荷，以提升输入的机械信号或/和声波信号对输出信号的调控作用；或者对所述压电半导体三极管施加拉伸载荷，以降低输入的机械信号或/和声波信号对输出信号的调控作用。
[0016]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：（1）本专利技术的结构，通过将绝缘弹性基底以线状方式黏在发射结界面底部和集电结界面底部，不同类型和大小的载荷施加在绝缘弹性基底时，带动三极管与绝缘弹性基底的连接部位，能够将载荷均匀传递至发射结与集电结界面，从而获得一种传输特性可调的压电三极管模块。
[0017]（2）进一步地，基于设计的压电三极管模块，分析出了厚基区三极管和薄基区三极管的机械调控特性，并给出了相应的调控方式，不同的机械载荷能够有效调控三极管中发射结与集电结之间的相互作用，通过改变发射结电阻率、集电结对载流子的收集能力及基区电导率，使该压电三极管模块能够具备可变的三极管的放大系数与工作电压区间，以使设本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种传输特性可调的压电三极管模块，其特征在于，包括：直流电源、压电半导体三极管（1）及绝缘弹性基底（2）；在所述压电半导体三极管（1）发射结界面底部和集电结界面底部以线状连接方式，通过绝缘高分子材料（3）将所述压电半导体三极管（1）固接在所述绝缘弹性基底（2）上；所述直流电源用于向所述压电半导体三极管（1）施加工作电压；所述绝缘弹性基底（2）用于将机械载荷沿平行于所述压电半导体三极管（1）极化方向传递至发射结与集电结界面；所述压电半导体三极管（1）外接于共射极放大电路；所述压电半导体三极管（1）的传输特性可通过改变施加在所述绝缘弹性基底（2）上的载荷类型和大小进行调节。2.根据权利要求1所述的传输特性可调的压电三极管模块，其特征在于，所述压电半导体三极管（1）的材料为：ZnO、ZnS、CdS、GaAs、GaN、InAs或AlN。3.根据权利要求1所述的传输特性可调的压电三极管模块，其特征在于，所述绝缘弹性基底（2）的材料为：聚苯乙烯或环氧树脂。4.一种如权利要求1
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3任意一项所述的传输特性可调的压电三极管模块的调控方法，其特征在于，若所述压电半导体三极管基区多子和所述压电半导体三极管的掺杂类型一致，所述调控方法包括：在发射结与集电结界面施加一对拉伸载荷，降低发射结电阻率、提升集电结对载流子的收集能力以及提升基区的电导率，以提升所述压电半导体三极管的放大系数以及降低输入信号对输出信号的调控作用；或者在发射结与集电结界面施加一对压缩载荷，提升发射结电阻率、降低集电结对载流子的收集能力以及降低基区的电导率，以降低所述压电半导体三极管的放大系数以及提升输入信号对输出信号的调控作用。5.如权利要求1
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3任意一项所述的传输特性可调的压电三极管模块的调控方法，其特征在于，若所述压电半导体三极管基区多子和所述压电半导体三极管的掺杂类型相反，所述调控方法包括：在发射结与集电结界面施加一对压缩载荷，降低发射结的电阻率、降低集电结对载流子的收集能力以及降低基区的电导率，以提升输入信号对输出信号的调控作用以及降低所述压电半导体三极管的放大系数；或者在发射结与集电结界面施加一对拉伸载荷，提升发射结电阻率、提升集电结对载流子的收集能力及提高基区的电导率，以降低输入信号对输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡元太，杨翼展，杨万里，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：