Напівпровідникові прилади на основі p-n переходу, страница 10

Вакуумне напилення  полягає в тому, що метал, який підлягає напиленню, нагрівають в вакуумі до температури випарювання. Потім його осаджають на поверхню напівпровідника з порівняно низькою температурою через металічні маски.

Електролітичне і хімічне осадження використовується при наявності електропровідної основи з інертного по відношенню до електроліта матеріалу. Такі технології використовують при виготовленні інтегральних мікросхем.

Фотолітографія – це процес отримання на поверхні пластини напівпровідника необхідного рисунку шляхом використання світлочутливого матеріалу, – фоторезиста, – на поверхню якого експонують необхідний рисунок. Використовується при виготовленні мікросхем. 

3.5. Напівпровідникові прилади на базі p-n переходу

3.5.1. Загальна характеристика діодів

Напівпровідниковий p-n перехід є основою для побудови діодів різного призначення. Так само, як і в домішкових напівпровідниках, технологічно можливо забезпечити широку гаму характеристик p-n переходу, які можуть бути використані для побудови різноманітних приладів. 

Напівпровідникові діоди виготовляють як на основі р-n переходів, так і на основі контакту метал-напівпровідник. Реальні характеристики діодів відрізняються від теоретичних, які отримані вище на основі аналізу роботи напівпровідникових структур.  Відмінності, перш за все, пояснюються тим, що зворотній струм, який обумовлений неосновними носіями і називається тепловим, складає лише частину реального зворотнього струму діода. В той час, як для германієвих діодів величини зворотнього I_ЗВ і теплового I_Т струмів співрозмірні і можна вважати I_ЗВ » I_Т ,для кремнієвих I_ЗВ >> I_Т . Оскільки  величини зворотніх струмів змінюються в широкому діапазоні від приладу до приладу, то в паспортних даних вказуються їх максимально допустимі значення для кімнатних температур. З ростом температури величина зворотнього струму зростає в відповідності до формули:

I_ЗВ.Т = I_ЗВ × ехр(a×DТ),

де  DТ –приріст температури; a - постійний коефіцієнт, який для германієвих діодів має значення 0.09 (1/°K), а для кремнієвих 0.13 (1/°K).

Незважаючи на те, що швидкість зростання теплового струму в кремнієвих діодах перевищує відповідну величину германієвих, початкове значення зворотнього струму кремнієвих діодів набагато менше, ніж в германієвих. Оскільки промисловістю впускаються германієві і кремнієві діоди, то, коротко, їх різниця полягає в слідуючому.

Кремнієві діоди мають малі зворотні струми, більш широкий діапазон робочих температур, більші величини зворотніх напруг та більшу щільність прямого струму, порівняно з германієвими. Переваги германієвих діодів полягають в меншій величині падіння напруги при протіканні прямого струму (0.3 – 0.6 В проти 0.8 –1.2 В у кремнієвих)

Пряма гілка реальної ВАХ діодів відрізняється від ідеальної наявністю прямого опору, величина якого значно змінюється, навіть для приладів одного типу, впливом температури на величину прямого струму. З ростом температури пряма гілка ВАХ становиться більш крутою з-за зростання теплового струму і зменшення опору бази.  

На рис. 3.7 приведені типи широко використовуваних приладів на базі p-n переходу.

Рис. 3.9

Розглянемо особливості характеристик кожного з типів напівпровідникових приладів.

3.5.2. Випрямляючі діоди

Рис. 3.10

Випрямляючі діоди – напівпровідникові прилади на базі p-n переходу, призначені для випрямлення змінного струму. Промисловістю випускається широкий ряд випрямляючих діодів як на базі германієвих, так і кремнієвих структур.

Кремнієві діоди мають малі зворотні струми, можуть використовуватись при більш високих температурах і більших зворотніх напругах. Вони працюють в діапазоні від сотень міліампер до тисяч ампер прямих струмів і від десятків до тисяч вольт зворотніх напруг. Здебільшого вони працюють на низьких частотах (до 500 Гц), але з розширенням частот перетворення розширились і частотні межі (здебільшого до 50 ÷ 100 кГц).