Einführung
Bipolartransistoren sind elektronische Bauteile, die in der Elektronik weit verbreitet sind und in der Regel aus drei Schichten von Halbleitermaterialien bestehen: einer n-dotierten Schicht, einer p-dotierten Schicht und einer n-dotierten Schicht (npn) oder umgekehrt (pnp). Die beiden pn-Übergänge innerhalb des Transistors werden als Basis-Emitter-Übergang und Basis-Kollektor-Übergang bezeichnet.
Bipolartransistoren haben drei Anschlüsse: Basis (B), Emitter (E) und Kollektor (C). Der Transistor wird typischerweise so betrieben, dass der Strom zwischen Emitter und Kollektor durch einen kleinen Strom zwischen Basis und Emitter gesteuert wird. Dieser Effekt wird als „Stromverstärkung“ bezeichnet und macht Bipolartransistoren zu wichtigen Bauteilen in Verstärkerschaltungen und Schaltern.
Bipolartransistoren gibt es in verschiedenen Bauformen und Größen, die für verschiedene Anwendungen geeignet sind. Sie können auch in integrierten Schaltkreisen (ICs) verwendet werden, die viele Transistoren auf einem einzigen Chip enthalten.
Hetero-Junction Bipolar Transistor (HBT)
Ein Hetero-Junction Bipolar Transistor (HBT) ist ein bipolares Halbleiterbauelement, das aus einer Schichtstruktur besteht, die aus verschiedenen Materialien mit unterschiedlichen Bandlücken aufgebaut ist. Im Vergleich zu herkömmlichen Bipolartransistoren hat ein HBT eine höhere Schaltgeschwindigkeit und einen niedrigeren Rauschpegel.
Die Heterostruktur des HBT besteht aus einer Basis-, einer Emitter- und einer Kollektorschicht. Die Basis ist oft aus einem halbleitenden Material mit geringer Bandlücke, wie zum Beispiel Galliumarsenid (GaAs), während der Emitter aus einem halbleitenden Material mit höherer Bandlücke, wie Galliumnitrid (GaN) oder Indiumgalliumnitrid (InGaN), besteht. Der Kollektor kann entweder aus demselben Material wie die Basis oder aus einem anderen Material mit höherer Bandlücke bestehen.
Die Heterostruktur führt dazu, dass sich Elektronen und Löcher in verschiedenen Bereichen des Transistors bewegen, was zu einer höheren Mobilität und einer geringeren Basiswiderstand führt. Dies führt wiederum zu einer höheren Schaltgeschwindigkeit und einer niedrigeren Rauschzahl.
HBTs werden häufig in Hochfrequenzanwendungen eingesetzt, wie zum Beispiel in Mobilfunkgeräten, WLAN und Satellitenkommunikation, da sie schnell und effizient arbeiten und in der Lage sind, sehr hohe Frequenzen zu verarbeiten.