Физика полупроводниковых приборов - Зи С.М.
Скачать (прямая ссылка):
сплавной р-п переход.
Точечно-контактный выпрямитель, как правило, имеет плохие прямые и
обратные вольт-амперные характеристики по сравнению с планарным диодом
Шоттки. Его характеристики также трудно предсказать теоретически,
поскольку трудно учесть разнообразные эффекты, такие, как давление усика,
площадь контакта, структура кристалла, обработка поверхности, материал
усика и тепловой режим формовки.
Преимуществом точечно-контактного выпрямителя' является очень маленькая
площадь и, следовательно, очень маленькая емкость, что является весьма
желательным при использовании в СВЧ-технике. Недостатками являются очень
большое сопротивление растекания (7?s=p/2jtro), где г о- радиус
полусферического точечного контакта; большой ток утечки, возникающий в
основном за счет влияния поверхности, что приводит к очень малому
коэффициенту усиления и
б)
6)
Рис. 32. Диаграммы зон барьеров Мотта при различных условиях смещения
[Л. 5].
а - термодинамическое равновесие (барьер Мотта); б - прямое смещение; в -
обратное смещение.
Давлений паров, мм pm cm Давление паров, мм, рт.ст.
Температура., ° С
10 100 Ю'г 10~* т~е
Ю'8 10¦
n-to
| • Г II 1-7- ¦ 1 -г 7 1 7 1 ?^/жтужт Г • ы 1 1 7
кипения / 7 7 7 /-//у/Ж Шш ft 4 я, / -
// > 7 / / т/ ушш мт
/ ! Л / / 7/У М/Ж U.
и 7/ / ! / lifL
/ f J 7 // / / 7Г№ЩгМ(Г
/1 / /1 /У 7/ А / tiMfimp
- ? !/ т $
/ А 7/ '// / 1 шптиг и 1 и и
L fe/ А/ N? 7 шШЫИ II
/ / 1 7/ // / '//Ц//l//s> I$/1 Ц - Точка
// 1 /// 7/ 1 ' ЩЩ 1 Ш s-Твердое
/ 1 // 1 / //"///• lfc.ll/ состояние МЧП 1 I'll II
1 - Шнднпр. -
/ 1 7 / / ШИЛ IJIi состояние
100 Ю'г
"г*!
е
ю в *
С
Qj
10-" *
10
I -ю и
w'
гоо ооо еоо юоо гооо
Температура, °К
0000
50 0 100
Температура - с
зоо воо woo гооо
WOO
Температура, ск
Рис. 33. Давление пара в зависимости от температуры для твердых и жидких
элементов [JI. 37].
очень мягким характеристикам в режиме пробоя из-за большой концентрации
поля под точкой контакта.
3. Омический контакт. Имеется несколько способов создания контакта
металл - полупроводник. Методы включают термическое напыление, химическое
разложение, бомбардировку с помощью электронной пушки, распыление или
нанесение металла на химически вытравленные, механически отшлифованные
полупроводниковые подложки, распыление в вакууме при тепловой обработке и
ионной бомбардировке. Интересно, что выпрямляющий барьер обычно
образуется на полупроводниках w-типа. Это, вероятно, происходит под
влиянием поверхностных эффектов. Поверхностные состояния создают
обедненный слой, на который металл оказывает очень слабое влияние.
Большинство контактов создается в вакуумной системе. Одним из наиболее
важных параметров, характеризующих вакуумное -напыление, является
давление пара, которое определяется как давление, при котором твердое
тело или жидкость находятся в равновесии с собственным паром. Зависимость
давления пара от температуры (Л. 37] для большинства элементов приведена
на рис. 33.
Омический контакт определяется как контакт, который 'дае добавляет
значительного паразитного импеданса к структуре, на которую он наносится,
и не изменяет равновесные плотности носителей настолько, что это
отражается на характеристиках прибора. Другими словами, омический контакт
должен иметь линейную и симметричную вольт-амперную характеристику, его
особенность состоит в том, что он не имеет никакого потенциального
барьера (следовательно, нет асимметрии), и имееть очень высокую скорость
поверхностной рекомбинации (следовательно, линейность). У омических
контактов электроны и дырки имеют равновесные концентрации.
На практике омический контакт может с т-ой или иной степенью точности-
приближаться к идеальному. Контакт между металлом и полупроводником будет
почти омическим, если полупроводник очень сильно легирован.
Непосредственный контакт между металлом и полупроводником, однако, не
создаст омического контакта, в особенности при высоком сопротивлении
полупроводника. Самым обычным методом является использование контактов
металл - ti+-ti или металл - р+-р в качестве омических. Для создания
омических контактов на Ge и Si необходимо сначала нанести слой Au-Sb (с
0,1% Sb) на полупроводники гс-типа. Эти контакты затем вплавляются при
соответствующей эвтектической температуре в' полупроводники в атмосфере
инертного газа (такого, как аргон или смесь водорода с азотом). Для GaAs
ц-типа необходимо сна-
о
чала напылить на поверхность GaAs индий толщиной 5 ООО А.
О
Затем наносится слой никеля толщиной 5 ООО А безэлектродным способом.
Контакт вплавляется в GaAs под давлением 10~2 мм рт. ст. газовой смеси
(15% Нг и 85% N2) и в цикле вплавления 30 сек при 300 °С. Подобным же
образом можно использовать соединения Ni-Sn или In-Au для омических
контактов с GaAs.
8. Диод с ограничением тока пространственным зарядом
В этом разделе рассматривается диод металл - полупроводник, в котором
полупроводник имеет очень низкую примесную концентрацию |{Л. 38]. На рис.
