светотранзистор белого света

Формула изобретения

Светотранзистор 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 второй областью с первым типом проводимости, являющуюся коллектором, при этом каждая из областей имеет омический контакт, вынесенный наружу корпуса, отличающийся тем, что чип с эмиттером уменьшенной толщины, соединенным через базу с коллектором, помещен в оптически прозрачный компаунд, в верхнюю часть которого имплантирован люминофор.

Описание изобретения к патенту

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.

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, МПК⁷ H01L 33/00 опубликован 20.08.2008). Недостатком такого изобретения является невозможность управления световым потоком в процессе излучения.

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 МПК⁶ H01L 29/73, опубликовано 10.05.1996). Недостатком изобретения является отсутствие генерации света активной областью транзистора.

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 ⁵ H01L 29/784, опубликовано 15.02.1994). Недостатком изобретения является отсутствие генерации света активной областью транзистора.

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 ⁷ 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.