DSCF0770

4.2 Półprzewodnikowe elementy i układy elektroniczne

Efekt Zenera jest wykorzystywany w praktyce do budowy półprzewodnikowych wzorców i stabilizatorów napięcia (diod Zenera) W zakresie występowania efektu Zenera napięcie wsteczne diody w szerokim zakresie prądów wstecznych diody podlega bardzo niewielkim zmianom. Zatem rezystancja dynamiczna diody Zenera w obszarze przebicia jest niewielka, a napięcie przebicia względnie stale. Podobnie jak dla diod spolaryzowanych w kierunku przewodzenia, konieczne jest ograniczenie maksymalnego prądu wstecznego (prądu Zenera) diody przynajmniej do poziomu dopuszczalnych wartości granicznych.

Przegrzanie złącza

W wyniku przepływu prądu przez złącze PN występują straty mocy elektrycznej, które zamieniane są w ciepło. Przy niedostatecznym odprowadzeniu tego ciepła dochodzi do wzrostu temperatury złącza. Przekroczenie granicznej dopuszczalnej temperatury złącza wywołuje zniszczenie termiczne struktury półprzewodnika. W celu zwiększenia intensywności chłodzenia złącza PN stosowane są specjalne użebrowane konstrukcje mechaniczne zwane radiatorami.

Diody ogólnego przeznaczenia Tab. ₁ podstawowe typy konstrukcyjne diod

Diody ogólnego przeznaczenia produkowane są

złącza, mały prąd wsteczny, mata fezy-

N Rtanrtia rłunamiryna

technologią planarno-epitaksjalną¹. Technologia ta Typ diody Zasada konstrukcji Właściwości polega na wytworzeniu uporządkowanej struktury j mała pojemność

złącza PN składającego się z warstw przewodzących, półprzewodzących i izolacyjnych na powierzchni podłożowej (substracie) przy wykorzystaniu technik domieszkowania, trawienia fotolitograficznego. napylania próżniowego, dyfuzji, wzrostu epitaksjalnego itp. Na silnie domieszkowanej nisko rezy-stancyjnej warstwie N⁺ półprzewodnika wytwarzana jest technologią epitaksjalną bardzo cienka, wysoko rezystancyjna, stabo domieszkowana warstwa N. W warstwie tej, w wyniku procesu trawienia i do-

planamo-epitaksjalna p

Dioda S0₂ -

stancja dynamiczna w kierunku przewodzenia. krótki czas przełączania

Dioda

ostrzowa

bardzo mała pojemność złącza,

ostrze

metalowe P Ge warstwa

podło

żowa

dobre właściwości wysoko częstotliwościowe, niewielkie wartości graniczne prądu w kierunku przewodzenia

mieszkowania, wytwarzana jest wyspa materiału pół- --------------- - -..............i

przewodzącego o przewodnictwie typu R Tak wytworzona struktura przewodząca jest pasywowana powierzchniowo przez wytworzenie cienkiej izolacyjnej warstwy powierzchniowej w postaci dwutlenku krzemu. Po wytrawieniu odpowiednich otworów w warstwie dwutlenku krzemu naparowywana zostaje ostatecznie elektroda metaliczna (anoda) półprzewodnika (tab. 1).

Technologię planarno-epitaksjalną stosuje się do wytwarzania diod ogólnego stosowania, diod pojemnościowych. diod Schottky ego, fotodiod PIN, diod wysokoczęstotliwościowych i przełączających.

Diody do zastosowań w układach wysokiej częstotliwości

Diody przeznaczone do pracy w zakresie częstotliwości rzędu GHz powinny charakteryzować się minimalną pojemnością złącza PN oraz posiadać nośniki ładunków o dużej ruchliwości. W ograniczonym zakresie do wytwarzania takich diod stosowana jest technologia planarno-epitaksjalna. Znacznie lepsze właściwości wysoko częstotliwościowe posiadają ostrzowe diody germanowe, diody Schottky'ego i diody PIN.

Diody ostrzowe

W germanowej diodzie ostrzowej (tab. 1) złącze PN zostaje uformowane w obszarze styku półprzewodnika germanowego typu N i ostrza metalowego. Pojemność tak utworzonego złącza jest znikoma ze względu na jego mikroskopijne wymiary. Z drugiej strony niewielka powierzchnia styku ostrza i półprzewodnika wprowadza istotne ograniczenie na wartość graniczną maksymalnego prądu przewodzenia. Również dopuszczalne napięcie wsteczne diod ostrzowych jest relatywnie niskie,

Niska pojemność diod ostrzowych umożliwia ich zastosowanie w układach wysokiej częstotliwości oraz w szybkich układach przełączających.

tac. planar = powierzchnia, warstwa, gr. epi = ponad. gr. taxis - porządek