Конструктивно-технологические виды диодов

Полупроводниковые диоды

Диодом называют электропреобразовательный прибор, содержащий один или несколько электрических переходов и имеющий два вывода.

По констструктивно-технологическим признакам различают следующие виды диодов.

Точечные диоды. p-n-переход образуется между контактом металлической иглы (сплав вольфрама с молибденом) и полупроводником (рис. 1.1) Слой p-типа образуется в полупроводнике в результате термодиффузии акцепторных примесей с конца металлической иглы под действием больших импульсов тока. Точечные диоды имеют малую площадь контакта, малую ёмкость p-n-перехода, а прямые токи через них не превышают десятков миллиампер. Имеют большие токи утечки.

Сплавные диоды. Образуются вплавлением в кристалл полупроводника n-типа сплава с акцепторной примесью (рис. 1.2): индия в германий и алюминия в кремний. В качестве базы выбирают полупроводник n-типа, т.к. подвижность носителей в нём выше. P-n-переходы сплавных диодов резкие или ступенчатые, могут пропускать токи до десятков ампер. Имеют большие ёмкости p-n-перехода.

Микросплавные диоды получают методом микровплавления в кристалл германия тонкой золотой проволочки с присадкой галлия на конце. У микросплавных диодов несколько больший по площади p-n-переход, чем у точечных рис. 1.3.

Диффузионные диоды. У таких диодов p-n переход изготавливают методом общей или локальной диффузии. Структуру n⁺-n-p-p⁺ типа (рис. 1.4) изготавливается методом общей многократной диффузии. Область p-диффузия Al в пластину n-кремния, область p⁺ - вторая диффузия бора в p-область, n⁺ - диффузия фосфора в p-область. Омические контакты получают химическим осаждением Ni с последующим золочением.

Мезадиффузионные диоды. Для уменьшения ёмкости p-n-перехода в высокочастотных диффузионных диодах используется мезаструктура (рис. 1.4), получаемая методом глубокого химического травления. Диаметр p-n-перехода уменьшается после травления до нескольких десятков микрометров.

При диффузии получается неравномерное распределение примеси по толщине слоя. Концентрация примеси с глубиной падает и в базе появляется тормозящее электрическое поле.

Эпитаксиальные диоды. Изготавливаются с использованием методов эпитаксии и локальной диффузии.

Эпитаксия - процесс наращивания микрокристаллических слоёв на подложку. Эпитаксия позволяет выращивать слои любого типа проводимости толщиной несколько микрон. P-n-переход создаётся, как правило, диффузией через окно в маске эпитаксиального слоя (рис. 1.6)

1 - металлическая игла 2 - кристалл полупроводника 3 - металлизация

Ge

n

Рис. 1.1

Si

n

	1- сплав, содержащий акцепторную примесь, 2- кристалл полупроводника, 3- металлизация, 4- p – область.

Рис. 1.2

Ge

n

1- золотая проволока, 2- кристалл полупроводника, 3- металлизация, 4- p – область.

Au+Ga

Рис. 1.3

	Au

Ni

Ni

Au

p⁺

n⁺

n-Si

p

Рис. 1.4

Планарные и планарно-эпитаксиальные диоды имеют поверхностную структуру, выводы от обеих областей p-n-перехода располагаются в одной плоскости. На подложку n⁺ кремния эпитаксиально наращивается слой n-типа, затем после окисления и фотолитографии проводят диффузию бора в окисел и получают p⁺-области (рис. 1.7).

Для изготовления p-n-переходов может использоваться ионная имплантация, при которой легирование осуществляется бомбардировкой примесными ионами, ускоренными до высоких энергий.

Диоды с барьером Шоттки получают напылением металла на хорошо очищенную поверхность полупроводника (рис. 1.8). Имеют малое падение напряжения в прямом направлении.

Для защиты от механических и климатических воздействий кристаллы с p-n переходами помещают в корпуса: металлокерамические, стеклянные, керамические, металлостеклянные, металлопластмассовые, пластмассовые.

Дата добавления: 2014-01-07