Материал: TTE_Lect1

поле і контактна різниця потенціалів:

концентрацією носіїв заряду й опір переходів істотно не відрізняється від опорів нейтральних областей, залишаючись низькоомним, то такі

основними носіями. При зміні полярності зовнішньої напруги з n - області до n області повинні інжектувати дірки. Проте їх концентрація настільки мала, що це явище не відбувається. Невипрямлювальні та неінжектуючі переходи використовують в омічних контактах напівпровідникових приладів.

3.1.5.3 P -i та n-i-переходи

Ці переходи займають проміжне положення між звичайними р-n-переходами та описаними в попередньому пункті контактами. Створюються p -i та n-i-переходи між двома пластинами, одна з яких має домішкову (електронну або діркову) електропровідність, а друга –власну.

В p -i-контактах внаслідок різниці концентрацій носіїв у областях відбувається інжекція дірок з p -області до i-області, а

електронів з i-області до p -області. Внаслідок малої величини електронної інжекційної складової потенціальний бар’єр на межі переходу створюється нерухомими негативними іонами акцепторів p -області, надлишковими дірками i-області, які дифундують до неї

31

через перехід. Оскільки pp0 pi , то запірний шар в i-області значно товщий, ніж в p -області.

3.1.5.4 Контакти металу з напівпровідниками Уперше утворення потенційного бар'єра в приконтактній

області металу і напівпровідника було виявлено в 1930р. німецьким фізиком В. Шотткі. По імені вченого контакт метал – напівпровідник n-типу, що випрямляє, називають переходом Шотткі.

Властивості таких контактів визначають співвідношенням робіт виходу електронів з металу (Wом ) та з НП (Wор або Wоn ).

Електрони переходять з матеріалу, що має меншу роботу виходу, до матеріалу з більшою роботою виходу.

Найважливішою особливістю переходу Шотткі порівняно з p- n-переходом є відсутність інжекції неосновних носіїв заряду. Ці переходи працюють тільки на основних носіях. Звідси випливає, що в приладах, у яких використовують перехід Шотткі, відсутня дифузійна ємність, зв'язана з нагромадженням і розсмоктуванням неосновних носіїв. Відсутність дифузійної ємності істотно підвищує швидкодію приладів. Не менш важливою особливістю таких приладів є значно менша пряма напруга. Це пояснюється тим, що під час проходження навіть невеликого початкового струму через контакт із великим опором на ньому виділяється теплова енергія, що сприяє додатковій термоелектронній емісії та зростанню числа носіїв заряду, що беруть участь в утворенні прямого струму. Для порівняння на рисунку 3.8 наведені ВАХ переходу Шотткі та p-n-переходу.

Рисунок 3.8 – ВАХ переходу Шотткі (1) та p-n-переходу (2)

32

Якщо при з’єднанні металу з НП n типу співвідношення

робіт виходу Wоn >Wом або Wом >Wоp , то приконтактний шар НП

збагачується на основні носії заряду, його опір зменшується і не залежить від полярності зовнішньої наруги. Такий контакт має практично лінійну ВАХ і є невипрямлювальний.

Найчастіше як метал для омічних контактів на кремнію використовують алюміній, силіциди металів (платини, нікелю), евтектику золото-кремній. Важливою характеристикою омічного переходу є питомий опір контакту.

3.1.5.5 Омічні контакти Омічні контакти також мають лінійну ВАХ і забезпечують

з’єднання НП з металевими струмопровідними елементами (виводами) напівпровідникових приладів. Крім лінійності ВАХ, контакти такого типу повинні мати малий опір і забезпечувати відсутність інжекції з металу до НП.

Ці вимоги задовольняються введенням між робочим напівпровідниковим кристалом і металом області НП з підвищеною концентрацією домішок (рис. 3.9).

Рисунок 3.9 – Омічний контакт

Контакт між НП одного типу електропровідності ( p та p ) є

невипрямлювальним і низькоомним. Метал вибирають із міркувань забезпечення малої контактної різниці потенціалів. Для цього можна, наприклад, ввести домішки, якими леговано напівпровідник.

У цьому випадку при сплавленні металу з НП в приконтактній області утворюється тонкий шар виродженого НП, що відповідає структурі, зображеній на рисунку 3.9.

33

ЛЕКЦІЯ 4

НАПІВПРОВІДНИКОВІ ДІОДИ

4.1 Класифікація та система позначень діодів

Напівпровідникові діоди – це електроперетворювальний напівпровідниковий прилад з одним електричним переходом та двома виводами.

Залежно від області використання розрізняють випрямлювальні, універсальні (високоомні), імпульсні, надвисокочастотні, тунельні обернені діоди, варикапи, стабілітрони, фотота світлодіоди. За типом переходу розрізняють площинні та точкові діоди. Площинні діоди мають р-n-перехід, лінійні розміри якого, що визначають площу переходу, значно перевищують його товщину. До точкових належать діоди, лінійні розміри переходу яких менші товщини запірного шару.

Система позначень діодів, прямий струм яких не перевищує 10А, згідно з ГОСТ 10862-72 має 6 елементів.

Перший елемент – літера або цифра, яка визначає вихідний матеріал виготовлення. При цьому літера вживається для приладів, які призначено до використання в пристроях широкого застосування, а цифра – для діодів у пристроях спеціального застосування. Наприклад, Г або І –германій або сполуки, К або 2 –кремній або його сполуки, А або З –сполуки галію.

Другий елемент – літера, яка визначає підклас приладу. Наприклад, Д- випрямлювальний, імпульсний або універсальний діод, С- стабілітрони, В – варикапи, ФД –фотодіоди, Л – світлодіоди, И(І) – тунельні, або обернені, діоди.

Третій елемент – цифра від 1 до 9, що вказує на призначення приладу.

Четвертий та п’ятий елементи (від 01 до 99) - порядковий номер розробки.

Шостий елемент – літера від А до Я - вказує на параметричну групу технологічного типу.

Стабілітрони мають свою особливу систему позначень, яка відрізніється від попередньої третім, четвертим та п’ятим елементами згідно з таблицею 4.1.

34

Таблиця 4.1

Система позначень діодів, розроблених до 1964 р., має два або три елементи. Перший елемент – літера Д. Другий елемент – цифра, що вказує на класифікаційну групу діодів. Третій елемент – літера, що характеризує різновид діода в даній групі.

4.1.1 Випрямлювальні діоди

Випрямлювальні діоди (ВД) призначені для випрямлення змінного струму і складають найбільш поширений підклас діодів. Залежно від значення середнього випрямленого струму розрізняють:

ВД середньої потужності (0,3А<Iвсер 10А; третій елемент

позначень – 2); ВД силової ( Iвсер 10А).

35