Ёмкость ОПЗ. Сопротивление обратно смещенного диода Шоттки велико (если напряжение не достигло напряжения пробоя – но об этом позже). Рассмотрим поведение диода, к которому наряду с постоянным обратным напряжением U0 приложено небольшое переменное напряжение DU. Когда напряжение становится больше, размер ОПЗ увеличивается, когда меньше, уменьшается. Для переменного напряжения диод Шоттки представляет из себя конденсатор, одним электродом которого является поверхность металла (в нашем случае он заряжен отрицательно), а другой электрод – это ОПЗ. Ёмкость плоского конденсатора составляет:
8.5
Проверим, что это так. На
самом деле ёмкость будет определяться как дифференциальная ёмкость: 
Полный заряд
ОПЗ равен: 
, изменение заряда 
,
, значит 
8.6
Таким образом, емкость зависит от напряжения. На этом принципе работает прибор – перестраиваемая емкость – варикап. Коэффициент изменения ёмкости может составлять от 2 до 15 и ограничен напряжением пробоя. Подстраивается очень быстро, так как время перезарядки примеси может достигать 10-11 секунды. Используется в параметрических усилителях и в перестраиваемых ёмкостях для резонаторов.
Лекция 24. P-n переходы. Их приборное применение.
Способы создания p-n переходов. Энергетическая диаграмма p-n перехода. Вольт-амперные характеристики p-n переходов. Ударная ионизация и напряжение пробоя. Генерационный ток. Приборное применение p-n переходов.
Известны несколько способов создания p-n переходов.
1. Сплавление.
Например, если нанести на поверхность германия n-типа каплю индия (температура плавления 156 oC) и прогреть до температуры примерно 500 oC, происходит взаимная диффузия индия и германия, и поверхностный слой германия оказывается обогащен примесью индия – то есть становится p-типа. Таким методом p-n переходы были получены еще в 1950 году.
2. Диффузия.
Диффузия атомов примеси в приповерхностную область полупроводника обычно осуществляется из газовой среды. В реакторе (обычно при высокой температуре), пластины полупроводника обдуваются газовой смесью, содержащей необходимый элемент примеси.
3. Ионная имплантация. Достоинства – высочайшая точность набора дозы, контроль глубины залегания. Недостатки – высокая стоимость и введение радиационных дефектов.
4. Эпитаксия. Когда на пластине полупроводника одного типа, выращивают слой полупроводника другого типа.
5. Прямое сращивание (“direct bonding”). Относительно новый метод. В старых учебниках написано, что из-за наличия поверхностных состояний, невозможно получить p-n переход, если сжать две пластины полупроводника с разным типом проводимости. Современные способы приготовления поверхности позволяют «пассивировать» поверхностные состояния. Затем две пластины сдавливаются при повышенной температуре и получается так называемая «bonding» структура.
Энергетическая диаграмма p-n перехода.
На рисунке 8.4 схематически показано образование барьера в области p-n перехода. Диффузионный ток электронов из полупроводника n-типа в полупроводник p-типа и диффузионный ток дырок из полупроводника p-типа в полупроводник n-типа продолжааются до тех пор, пока не уравновесятся полевым током. Изгиб зон приводит к созданию барьера для электронов, движущихся справа налево, и для дырок, движущихся слева направо (рис. 8.4). Потенциал и электрическое поле создаются положительно заряженными донорами справа, и отрицательно заряженными акцепторами слева. Схематически разобьем p-n перехода на две области. Границей пусть служит плоскость, в которой концентрация электронов равна концентрации дырок. Как видно, для электронов полупроводника n-типа, в правой части p-n перехода реализуется ситуация обеднения, но и для дырок полупроводника p-типа, в левой части p-n перехода реализуется ситуация обеднения. Мы уже знаем, как найти распределение напряженности электрического поля и размер ОПЗ в случае обеднения. Сначала рассмотрим симметричный случай, когда концентрации доноров в полупроводнике n-типа и акцепторов в полупроводнике p-типа примерно равны (Nd@Na). Если доноры и акцепторы мелкие, и их концентрация достаточно велика, то полная высота барьера jpn составляет примерно чуть меньше Eg. В симметричном случае, на область n и p типа приходится примерно половина от всего барьера, то есть @1/2jpn. Тогда,
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.