Влаштування напівпровідникових діодів
Переважна більшість напівпровідникових діодів є структурою, що складається з областейп-типу ір-типу, що мають різну концентрацію домішки і розділених електронно-дірковим переходом. Область з високою концентрацією домішки (порядку 10 18 см -3 ) називаютьемітером, область з низькою концентрацією домішки (порядку 10 14 -10 16 см -3 ) називаютьбазою.
Існують різні методи створення електронно-діркових структур:
1.Метод вплавлення. При виготовленнір-п-структури методом вплавлення в кристал германію зі слабо вираженою електронною електропровідністю вплавляють таблетку індія, галію або бору. У процесі термічної обробки таблетка і прилеглий до неї шар германію розплавляються і германій розчиняється в розплавленій домішки. Після остигання на поверхні кристала утворюється тонкий шар германію з різко вираженою дірковою провідністю. Електронно-дірковий перехід у цьому випадку виходить різким.
2.Дифузійний метод. При виготовленні діода дифузійним методом на поверхні кремнієвої пластини зі слабо вираженою електронною електропровідністю методом вакуумного напилення створюють шар алюмінію. У процесі термічної обробки атоми алюмінію дифундують углиб кристала, внаслідок чого утворюється шар із дірковою провідністю. Особливістю діодів, отриманих цим способом, є те, що концентрація введеної домішки зменшується з глибиною, тому р-п- перехід виходить плавним.
3.Метод епітаксійного нарощування. При виготовленні діодів методом епітаксійного нарощування на кремнієву пластину з певним типом електропровідності беруть в облогу атоми кремнію з парів хлоридукремнію, що містить донорну або акцепторну домішку. Атоми, що осаджуються, повторюють кристалічну структуру кремнієвої пластини, в результаті чого утворюється монокристал, одна частина якого має електронну провідність, інша — дірочну.
4.Точковий метод. Існують також точкові діоди, у яких добре відшліфовану пластину германію або кремнію з електронною електропровідністю упирається металева голка. У процесі виробництва контакт голки з напівпровідником піддають електричному формуванню, яке полягає у пропусканні через контакт потужних імпульсів струму. При цьому відбувається місцеве розігрів контакту, і кінчик голки сплавляється з напівпровідником, що забезпечує стабільність та механічну міцність контакту. Крім того, в процесі формування частина матеріалу голки дифундує напівпровідник, утворюючи під точковим контактом напівсферичну область з дірковою електропровідністю.
Незалежно від способу виготовлення напівпровідникового діода концентрація домішки в базі завжди менша, ніж в емітері, тому електронно-дірковий перехід виявляється зрушеними в область бази, тобто несиметричним. Внаслідок низької концентрації домішки база має значний опір.Ширина базиу багатьох випадках виявляється меншою за дифузійну довжину дірок .
На рис. 3.1 показанар-п-структура, виготовлена за комбінованою технологією, що широко використовується при виробництві інтегральних схем.
На кремнієвій підкладціп+-типу вирощують епітаксійний шарп-типу. Потім поверхню вирощеного шару окислюють, в результаті чого утворюється шар товщиною близько 1 мкм, в якому створюють вікна і через них методом дифузії вводять доміш акцепторну, що змінюєтип електропровідності вирощеного кристала. В результаті утворюється р + -шар з високою концентрацією домішки, відокремлений відп-області електронно-дірковим переходом. Потім здійснюють омічні контакти з п + - і р + -областями шляхом напилення алюмінію. У процесі виготовлення кремнієвої пластині створюється велика кількість однаковихр-п-структур. Таку пластину поділяють на окремі кристали, кожен з яких монтують у герметичному металевому, пластмасовому або скляному корпусі, що захищає кристал від впливу навколишнього середовища, а базу та емітер через омічні контакти з'єднують із зовнішніми висновками.