Полевой транзистор

Союз СоветскимиСоциалистическимиРеспублик ОПИСА -Е ИЗОБРЕТЕНИЯ(22) Заявлено .0601.76 (21) 2309584/25 с присоединением заявки Йо(23) ПриоритетГосударствеииый комитет СССР ио делам изобретеиий и открытийОпубликовано 3(111,82. Бюллетень Мо 44 Дата опубликования описания 30.12.82(54) ПОЛЕВОЙ ТРАНЗИСТОР Изобретение относится к области полупроводниковых приборов, в част- . ности к полевым транзисторам, исполБ зуемым в предусилителях для спектро,метров рентгеновского и гамма-излучения на основе охлаждаемых полупроводниковых детекторов (ППД). Энергетическое и временное разрешение спектрометров с ППД в значительной степени определяется шумовыми свойствами предусилителей и применяемых в них полевых транзисторов,В спектрометрах рентгеновского и гамма-излучения на основе ППД использование предусилителей на полевых транзисторах обусловлено необходимостью согласования импеданса ППД с входным импедансом предусилителя.Ппд, как источник сигнала, представляет собой эквивалентный генератор тока, шунтированный сравнительно малой емкостью, т.е, имеет высокий выходной импеданс, следовательно, существенное значение имеет снижение параллельного шума полевого транзистора, обусловленного шумом тока утечки цепи затвора и диэлектрическим шумом изоляции затвора, а также последовательного шума, зависящего от его входной емкости. 30 Известные полевые транзисторы, применяемые в предусилителях спектрометров рентгеновского и гамма-излучений, содержат полупроводниковую структуру, размещенную на кристаллодержателе с токовыводами стока, истока и затвора 1 13.В известных полевых транзисторах кристаллодержатели выполнены из диэлектрического материала, чаще всего из стекла в виде диска, в котором токовыводы стока, истока и затвора расположены параллельно, близко один от другого и направлены в одну сторонч по отношению к структуре.Существенным недостатком известных полевых транзисторов является высокий уровень шумов, зависящий от входной емкости (величина входной емкости полевых транзисторов определяется входной емкостью его полупроводниковой структуры и расположением токовыводов) и наличия диэлектрических шумов материала кристаллодержателя.Известны также бескорпусные полевые транзисторы, которые содержат полупроводниковую структуру; гибкие токовыводы стока, истока и затвора, взаиморасположение которых определяется "юнтажной схемой при их установке. Для предохранения структуры ификсации токоныводов применен эпоксидный компаунд, наличие которого вызывает дополнительно повышенный диэлектрический шум и шум от токов 5утечки затвора 2 3.Наиболее близким техническим решением является полевой транзистор,содержащий полупроводниковую структуру, размещенную на диэлектрическом 10кристаллодержателе с токовыводамистока, истока и затвора, установленными в одной плоскости 3 3.Существенным недостатком такоготранзистора является высокий уровень 15шума, вызванный расположением токовыводов и диэлектрическим шумом материала кристаллодержателя.Целью изобретения является уменьшение уровня шума полевого транзистора,20Это достигается тем, что кристаллодержатель выполнен в виде фигурнойпланки, например ступенчатой, из материала с низким уровнем диэлектрического шума;например нитрида бора, атоковыводы стока и истока расположены симметрично относительно токовыЬода затврра, а также тем, что токовыводы стока и истока расположеныперпендикулярно токовыводу затвора, 30или тем, что токовыводы стока и истока расположены параллельно и направлены в противоположную сторонутоковыводу затвора.Кристаллодержатель также может 35быть изготовлен из других материалов,таких как лейкосапфир, окись магнияили .окись берилдия.На фиг, 1 и 2 схематично даны дваварианта конструкции полевого транзистора, разрез и вид сверху.Полевой транзистор содержитполупроводниковую структуру 1, кристаллодержатель 2, токовывод 3 истока, токовывод 4 стока, токовывод 5 45затвора. Кристаллодержатель 2 выполнен в виде ступенчатой .Фигурнойпланки (см. Фиг. 1), токовывод затвора установлен по оси симметриипланки, а токовыводы истока.и стокаустановлены в одной плоскости наступенях планки перпендикулярно токовыводу затвора. При таком расположении токовыводы разнесены на расстояние, большее чем в известных в5-6 раз, которое составляет 3-4 мм,что обеспечивает малую емкость междуними,Кристаллодержатель 2 выполнентакие в виде фигурной планки с однойступенью (см, фиг. 2), а токовыводы 60истока и стока установлены в однойплоскости с. токовыводом затвора, параллельно ему и направлены в противоположную от него сторону по отношению к структуре. При таком располо женин токовыводы также разнесены на расстояние, большее чем в известных в 5-6 раз и которое также составляет 3-4 мм, что обеспечивает малую емкость между ними,прейиуществами предлагаемого полевого транзистора по сравнению с известными являются более низкий уровень последовательного шума вслед" ствие снижения емкости между токо- выводами затвора, с одной стороны, и стока и истока - с другой 1 более низкий уровень параллельного шума вследствие снижения диэлектрических шумов материала кристаллодержателя, а также вследствие снижения шумов тока утечки затвора. Экспериментально установлено, что диэлектрические шумы нитрида бора, лейкосапфира, окиси бериллия и окиси магния значи тельно меньше диэлектрических шумов стекол и эпоксидных компаундов, применяемых в качестве материала кристаллодержателя в известных полевых транзисторах. Пойерхностное и объемное удельное электросопротивле ние названных материалов выше, чем у стекол и эпоксидных ксмпаундов, что обеспечивает их преимущества также и по шумам токов утечки.Предлагаемый полевой транзистор может быть использован в качестве усилительного элемента первого каскада предусилителей, охлаждаемых ППД рентгеновского и мягкого гамма- излучения. Особенно эффективно его использование при охлаждении первого каскада предусилителя совместно с ППД в вакуумном криостате. Охлаждение способствует снижению всех видов шумов полевого транзистора.Формула изобретения1. Полевой транзистор, содержагий полупроводниковую структуру размещенную на диэлектрическом кристаллодержателе с токовыводами стока, истока и затвора, установленными в одной плоскости, о т л и ч а ю щ и й - с я тем, что, с целью уменыаения уровня шума, кристаллодержатель выполнен в виде Фигурной планки, например ступенчатой, из материала с низким уровнем диэлектрического шума, например нитрида бора, а токо- выводы стока и истока расположены симметрично относительно токовывода затвора.2. Транзистор по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что токовыводы стока и истока расположены перпендикулярно токовывоцу затвора,3. Транзистор по пп.1 и 2, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что токов585 172 асцОа с.тезка и истка расположены параллельно и направЛсны в противопо-ложную сторону токовывоцу затвора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Полевой транзистор фирмы"Техас лвсгоеелсв" СЕеЖ, тип.2,9 4416. ред Л.Пекарь 1(орректорГ, Ога рькова кто ное Т арст изоб Н Подпмитета СССРоткрытийая наб., д. 4/ Филиал ППП фПатент", г, Ужгород, ул. Проектная 10514/5 ВНЕЕИПИ Гос по дела 113035, Моская, 761нного ктений иРаушс 2, Технические условия ЛО. 336.027Ту-Лу - полевой транзистор типаКП 308 А КП 308 Д,3. Ричман П. "Физические основыполевых транзисторов с изолированнымзатвором", И., Советское радио,1971, с. 87"92.