Устройството на полупроводникови диоди - Studopedia
В зависимост от структурата се разграничаватточковииравниннидиоди. За точковите диоди линейните размери, които определят площта на n-p прехода, са същите като дебелината на прехода или по-малки от него. За планарните диоди тези размери са много по-големи от дебелината на прехода.
Точковите диоди имат нисък капацитет на n-p прехода (обикновено по-малко от 1 pF) и следователно се използват при всякаква честота до микровълнова. Но те могат да пропускат токове не повече от единици или десетки милиампери. Планарните диоди, в зависимост от зоната на свързване, имат капацитет от десетки пикофаради. Поради това те се използват при честоти не по-високи от десетки килохерца. Допустимият ток в планарните диоди варира от десетки милиампери до стотици ампери.
Основата на точковите и планарните диоди са полупроводникови пластини, изрязани от единичен кристал, който има правилна кристална структура в целия си обем. Като полупроводникови вещества за точкови и планарни диоди най-често се използват германий и силиций, а напоследък и галиев арсенид (GaAs) и други съединения.
Принципът на устройството с точков диод е показан на фигура 2.5.
Фигура 2.5 - Принцип на проектиране на точков диод
Тънък заострен проводник (игла) с нанесен върху него примес се заварява с токов импулс към полупроводникова пластина с определен тип електропроводимост. В този случай примесите дифундират от иглата в основния полупроводник, което създава област с различен тип електрическа проводимост. Този процес се нарича оформяне на диоди.
Така близо до иглата се образува миниатюрен полусферичен n-p преход.
Германиеви точкови диоди обикновено се правят от n-тип германий с относителновисоко съпротивление. Волфрамова тел, покрита с индий, е заварена към германиева плоча. Индият е акцептор на германий. Получената област от p-тип германий работи като емитер. Силициевите точкови диоди са направени от n-тип силиций и игла с алуминиево покритие, която служи като акцептор за силиций.
Планарните диоди се произвеждат главно чрез методи на синтез (сливане) или дифузия (Фигура 2.6). Капка индий се разтопява в плоча от n-тип германий при температура около 500 ° C, която, сливайки се с германий, образува слой от p-тип германий. Регионът с p-тип електрическа проводимост има по-висока концентрация на примеси от основната плоча от относително високоустойчив германий и следователно е емитер. Оловните проводници са запоени към основната плоча от германий и към индий, обикновено от никел. Ако като изходен материал се вземе германий с висока устойчивост на p-тип, тогава антимонът се разтопява в него и след това се получава емитерна област от n-тип.
Чрез комбиниране на методите на електрохимично отлагане и синтез се произвеждат диоди от микросплави.
Фигура 2.6 - Принципът на конструкцията на планарни германиеви диоди, направени чрез метод на сплав(a)и дифузия(b)
Дифузионният метод за производство на n-p преход се основава на факта, че примесните атоми дифундират в основния полупроводник.
Примесното вещество обикновено е в газообразно състояние. За да бъде дифузията интензивна, основният полупроводник се нагрява до по-висока температура, отколкото при метода на синтез. Например, плоча от n-тип германий се нагрява до 900 °C и се поставя в индиеви пари. След това върху повърхността на плочата се образува слой от р-тип германий. Чрез промяна на продължителността на дифузията,можете доста точно да получите слой с желаната дебелина. След охлаждане се отстранява чрез ецване от всички части на плочата, с изключение на едно лице. Дифузионният слой играе ролята на излъчвател. От него и от основната плоча направете изводи. При метода на дифузия примесните атоми проникват на относително голяма дълбочина в основния полупроводник, поради което преходът n-p се оказва плавен, т.е. в него дебелината на областта на промяна на концентрацията на примеси е сравнима с дебелината на областта на пространствените заряди.
Съвременните полупроводникови силициеви диоди се създават с помощта на планарна и планарно-епитаксиална технология. Името "планар" е дадено от английската дума Planar - плосък. Основата на планарната технология е методът на фотолитографията.
Последователността на операциите за получаването му е показана на фигура 2.7.
Върху оригиналната силициева полупроводникова пластина от n-тип се получава SiO2 оксиден филм чрез метода на оксидно маскиране, който след това се покрива със слой от фоточувствително вещество - фоторезист (Фигура 2.7 a). След това повърхността се осветява с ултравиолетова светлина чрез специална маска (фотомаска) (Фигура 2.7 b). След това фоторезистният слой се проявява с помощта на специални проявители. В този случай облъчените участъци от фоторезиста са дъбени и преминават в неразтворимо състояние, а необлъчените участъци се разтварят. След това оксидният филм се гравира и се получава "прозорец" за дифузия на примеси.
Не намерихте това, което търсихте? Използвайте търсачката: