Шишкин Г.Г., Шишкин А.Г. - Электроника (1006496), страница 14
Текст из файла (страница 14)
Для устраненияэтогонедостаткаиспользуетсянетаблетка,атонкаяалюминиевая проволока.При диффузии примесные атомы обычно из газовой фазы проникают через поверхность в полупроводниковую пластинку за75Глава З. Полупроводниковые диодысчет теплового движения при высокой температуре(- 1300 К).Чем больше время диффузии или чем выше температура, темглубже атомы проникают в пластину. Параметры процесса вэтом случае контролируются, что обеспечивает лучшую воспроизводимость, по сравнению с вплавлением, электрических параметров полупроводниковых структур.
Концентрация введенныхатомов примесей является в этом процессе пространственно неравномерной. Она максимальна у поверхности и уменьшаетсяпри удалении от нее.Электронно-дырочный переход, сформированный диффузией, получается плоским, с большой площадью, равной площадиисходной пластинки. Это позволяет получить большие рабочиетоки, что необходимо в мощных силовых дискретных диодах.В микроэлектронике 11ри изготовлении полупроводниковыхинтегральных схем используют методы локальной диффузии, прикоторой диффузия примесей осуществляется через отверстие втонкой маске из оксида кремнияSi02 ,формируемой на поверхности кремниевой пластины термическим окислением.
Оксид кремния не пропускает донорные атомы фосфора и акцептор;н:ые атомыбора. Отверстие в маске образуется путем фотолитографии. Максимальная площадь формирующегося таким методом перехода определяется разрешающей способностью фотолитографии, задающей минимальный размер отверстия, и толщиной диффузионногослоя. Возможности современной технологии позволяют формировать переходы с площадью в несколько квадратных мкм.Ионное легирование осуществляется ускоренными до энергийв десятки и сотни кэВ ионами примесей, бомбардирующими поверхность полупроводника.
Глубина проникновения ионов составляет менееодного микрона,чтопозволяетполучать оченьтонкие слои. Легирование производится через отверстие в маске.Поскольку ионный пучок направлен строго перпендикулярно поверхности полупроводника и боковое рассеивание невелико, торазмеры легированной области точно соответствуют отверстию вмаске. В результате удается получить переходы с меньшей площадью (менее1 мкм 2 ), чем с помощью локальной диффузии. Необходимое распределение концентрации примесей достигаетсярегулированием энергии и плотности потока ионов за счет ускоряющего напряжения и времени облучения.Эпитаксия-это процесс наращивания при Т- 1300 К на пластину полупроводника (подложку) монокристаллического слоя толщиной1".15 мкм,который воспроизводит структуру nодложки.76Раздел1.ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРИБОРЫВ результате формируется единичный монокристалл.
Обычно материал наращиваемого слоя и подложки одинаков, но возможноприменение и различных материалов с близкойкристаллическойструктурой, например при формировании гетеропереходов. Длясоздания многослойной структуры проводят несколько последовательных эпитаксий.Для получения очень тонких (до нескольких нанометров)структур, близких к ступенчатым, используют молекулярно-лучевую технологию (нанотехнологию), осуществляемую в сверхвысоком вакууме. Молекулярные пучки получают за счет испарения компонентов плен:ки.3.2. Выпрямительные диодыПо своим функциональным свойствам выпрямительные диоды можно разделить на низко~астотные и высокочастотные.Выпрямительные низкочастотные диоды. Для преобразованияпеременного тока в постоянный предназначены выпрямительныенизкочастотные диоды.
Они выполняются обычно на основе плоскостного перехода. Выпрямительный диод должен иметь низкоесопротивление при прямом смещении и очень высокое при обратном.Особенностифизическихпроцессовпривыпрямленииможно проиллюстрировать на примере схемы однополупериодного выпрямителя(VD)(рис.3.1,точника переменного тока, Rн-а), где Иип-напряжение иссопротивление нагрузки. В положительный полупериод напряжение на нагрузке равно И и=и нп-и пр:::::=и ип' поскольку падение напряжения на диоде ипрпри прямом смещении мало. Ток в цепи диода равен Jд = ИипlRн ..
Приобратном смещении через диод течет малый токб)а)Рис.3.1J 06P,поэто-Глава3.77Полупроводниковые диодыму Ин::::: О, а напряжение на диоде Ид"" Uип (рис.3.1,выпрямителяпараметрами:I вп. ер=I пр. ерхарактеризуется-I обр. ерследующимиб). Работасредний выпрямительный ток, являю-щийся разностью усредненных за период прямого токаобратного Jобр. ер (см. рис.3.1,Iпр.
ер иб).К другим основным динамическим параметрам относятся:И пр. ер -среднее значение прямого падения напряжения призаданном среднем значении прямого тока; Иобр. ер -среднее запериод значение обратного напряжения. Величины Ипр. ер при заданном I пр. ер' I обр. ер и максимальном амплитудном значении обратного напряжения И обр. макс являются основными электрическими параметрами диода.Верхняя частотная граница работы выпрямительных силовых диодов обычно не превышает50 кГц.Основными эксплуатационными параметрами выпрямительных диодов являютсяследующие: иобр. макс -максимально допустимое обратное напряжение, при котором диод может длительное время функционировать без нарушения работоспособности; обычно и обр.
макс.;::;;< (0,5 ... 0,8)И проб (И проб -напряжение пробоя); !пр.макс -симально допустимый постоянный прямой ток; Ипр ное прямое напряжение при заданном прямом токеJ 06р.макс -Iпрмакпостоян= I пр. макс;максимально допустимый обратный ток; Рмакс -максимально допустимая мощность, рассеиваемая диодом.При протекании тока через диод происходит повышение температуры перехода. В установившемся режиме подводимая к переходу и отводимая от него мощности должны быть равны и непревышать Р макс' иначе возможен тепловой пробой. В связи сэтимодним изважныхпараметров диодов является диапазонтемператур окружающей среды и максимальная температуракорпуса,при которыхгарантируется нормальная температурадиодов. Для кремниевых диодов регламентируемая температураокружающей среды от-60до125 °С.Для снижения температуры перехода в силовых выпрямительных диодах используютсяспециальные радиаторы, позволяющие отводить избыток тепла.Для кремниевых диодов с р-п-переходом,ибщ1ьшее распространение' и пр.
ер :::::1 ... 1, 5 вимеющих ~щ.:при Т0=20 °С.С ростом температуры прямое напряжение И пр. ер уменьшается.Обратный ток таких диодов при Т =020 °С обычно не превышает78Раздел1.ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРИБОРЫдесятых долей мкА и увеличивается при повышении температуры. Напряжение пробоя для кремниевых диодов составляетсотни вольт и увеличивается с ростом температуры.По максимально допустимому выпрямленному току диодыразбиты на три группы: диоды малой мощности (Iпр::;;;;;оды средней мощностидиоды (Iпр> 10 А).(0,3 А<Jnp< 10 А)0,3 А), дии мощные (силовые)Предельные токи некоторых марок силовыхвыпрямительных диодов могут превышать1500 Ас И06р.
макс от100 до 4000 В и более.Для повышения предельных токов и напряжений изготавливают выпрямительные столбы, состоящие из кремниевых сплавных или диффузионных последовательно соединенных диодов,количество которых может превышать полтора десятка единиц.Обратные токи и напряжения в выnрямительных столбах подбираются одинаковыми, иначе на одном из диодов обратное напряжение может оказаться выше пробивного и весь столб выйдет из строя. Для обеспечения идентичности БАХ и параметровдиодов их изготовляют в едином технологическом цикле подобно :интегральным схемам.Выпрямительные высокочастотные диоды.
Диоды этого типаиспользуются в детекторах, смесителях, преобразователях частоты, ограничителях и других устройствах и осуществляют нелинейное электрическое преобразование сигналов на частотахдо. сотен мегагерц.Поскольку рассматриваемые диоды работают на очень высоких частотах, для них важны такие динамические параметры,как высокая граничная частота работы fгр• :индуктивность диода Lд, емкости диода Скорп' С 6 ар• сопротивление базы r 6 • Параметры Lд, Скорп• С6 ар•r6и время жизни неосновных носителей вбазе для высокочастотных выпрямительных диодов должныиметь возможно меньшие значения, что достигается уменьшением площади перехода за счет применения точечных контактов, легированием базы золотом, которое снижает время жизниносителей, и т. д.Простейшая эквивалентная схема (электрическая модель) высокочастотного диода для большого сигнала, справедливая длялинейныхрис.3.2, а.детекторов,ограничителейит.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
