2014-02-09
437
1.1. Электрические переходы в полупроводниковых приборах. Электрическим переходом называется переходный слой между областями твёрдого тела с различными типами или значениями проводимости. Чаще всего используется электрический переход между полупроводниками n- и p-типа, называемый электронно - дырочным переходом, или p - n – переходом.
Используются также переходы между областями с одинаковым типом электропроводности, но с различными значениями удельной проводимости (электронно-электронные – n+-n; дырочно-дырочные – p+-p). Знаком «+» отмечают область с большей концентрацией примеси, т.е. высоколегированную [1].
Широкое применение получили переходы металл - полупроводник n-типа имеющие также название переходы Шоттки.
Электрические переходы могут создаваться как на основе полупроводников с одинаковой шириной запрещённой зоны ∆W – гомопереходы, например, между n-типа кремнием Si и p-типа кремнием Si и т.п. А также с различными значениями ширины – гетеропереходы [2], например, n-типа германий Ge и p-типа арсенид галлия GaAs.
|
|
|
Электрический переход нельзя создать путем механического соединения (контакта) двух кристаллов полупроводника с разным типом проводимости, т.к. поверхности таких кристаллов загрязнены атомами других веществ, окислами полупроводника и т.д. Для изготовления переходов используются различные технологические методы, например, легирование.
Электронно-дырочный переход получается путём легирования примесями части чистого исходного полупроводника, например, монокристалла кремния или германия.
Легирование осуществляется путём:
а) диффузии атомов примеси из внешней газовой среды в полупроводник при высокой температуре,
б) ионным внедрением – бомбардировка кристалла пучком ионов примесей, ускоренных в электрическом поле,
в) вплавлением в полупроводник металла, который содержит нужные примеси,
г) методом эпитаксии – наращиванием на поверхность кристалла тонкой плёнки полупроводника с противоположным типом проводимости.
Переходы металл-полупроводник формируются вакуумным напылением тонкой металлической плёнки на очищенную поверхность полупроводника.
Электрические переходы используются практически во всех полупроводниковых приборах для: выпрямления электрических сигналов, их усиления, генерации, стабилизации, детектирования, модулирования и многих других преобразований. Физические процессы в переходах лежат в основе действия большинства полупроводниковых приборов – диодов, транзисторов, тиристоров, интегральных микросхем и т.д.
1.2. Образование перехода. Под электронно-дырочным переходом (р-n – переходом) понимают переходный тонкий слой между двумя областями полупроводника с разной электропроводностью (рис.1).
|
|
|
электрод p-n – переход электрод
вывод вывод
p -область n -область
Рис.1
Структурой любого полупроводникового прибора принято называть последовательность расположения областей с различными электрофизическими свойствами. Структура р - n – перехода показана на рис.2. Плоскость непосредственного раздела полупроводников называется металлургической границей, на ней концентрация примесей акцепторов и доноров одинаковая NА = NД, т.е. NА – NД = 0.
электроны металлургическая граница дырки
