Сплавные диоды

В сплавных диодах (рис. 8.1, б) р-п переход получают вплавлением в кристалл полупроводника электронной проводимости кусочка сплава, содержащего атомы акцепторной примеси. Так, при создании кремниевых сплавных импульсных диодов в кристалл кремния вплав­ляется конец тонкой алюминиевой проволочки. После охлаждения в месте спая образуется очень тонкий слой крем­ния, обогащенного алюминием и имеющего то же направ­ление кристаллографических осей, что й исходный моно­кристалл. Этот слой называют рекристаллизованным. Гра­ница между исходным монокристаллом электронной про­водимости и сильно легированным р-слоем представляет собой р-п переход. Типичными сплавными импульсными диодами являются кремниевые диоды Д219А — 220Б.

При создании аналогичных германиевых диодов вместо метода сплавления в печи используют метод импульсной сварки. К кристаллу германия, закрепленному в баллоне,, подводится тонкая золотая (с присадкой галлия) игла и через полученный контакт пропускается импульс тока большой амплитуды. Благодаря низкой температуре плавле-' ния сплава золото — германий (—370° С) конец золотой иглы сваривается с германием. Несмотря на внешнее сход­ство описанного процесса с технологией электроформован-ных точечных диодов, получающийся при сварке р-п переход по электрическим свойствам практически полностью аналогичен сплавным переходам. Описанные диоды получи­ли название диодов с золотой связкой/Типичным для них является диод ГД507А.

Форма р-п перехода в сплавных и сварных диодах отли­чается от плоской. Однако в большинстве случаев диффузи­онная длина Lp носителей заряда в базе очень мала (не более 20 — 30 мкм), так что радиус кривизны фронта вплав-ления значительно превышает величину Ьр. Поэтому можно считать, что сплавные диоды представляют собой приборы с плоскостным р-п переходом.

Диффузионные диоды. Наиболее быстрое развитие в пос­ледние годы получили диффузионные импульсные диоды. В этих приборах используется метод диффузии донорных или акцепторных примесей в твердый полупроводник. Проникая на некоторую глубину под поверхностью, диф­фундирующие атомы меняют тип проводимости этой части кристалла, вследствие чего возникает р-п переход. Для полу­чения малой емкости осуществляют травление приповерх­ностных слоев полупроводника, после которого р-п пере­ход сохраняется лишь на очень малом участке, имеющем вида столика, возвышающегося над остальным кристаллом. Такой вид кристалла называют меза-структурой (рис. 8.1, г). Типичными импульсными диффузионными меза-диодами являются кремниевые диоды КД503А, КД503Б и германие­вые Д311—Д311А.

Другую разновидность диффузионных диодов представ­ляют собой пленарные и планарно-эпитаксиальные приборы (рис. 8.1, д). При их изготовлении диффузия активной примеси ведется в кремний локально через «окна» в защит­ной окисной плёнке. Получающиеся при этом р-п переходы отличаются высокой степенью однородности параметров и надежностью.

При получении диффузионного р-п перехода импульс ного диода наряду с введением донорной и акцепторной примесей осуществляют также диффузию золота. Вследствие того что золото имеет очень высокий коэффициент диффузии, происходит практически равномерное легирование всего кристалла. При этом, в отличие от сплавных диодов, в диф­фузионных удается ввести значительно большую концен­трацию золота и гораздо сильнее снизить этим время жизни неравновесных носителей заряда.

Кроме того, в диффузионных структурах из-за плавного изменения концентрации примеси в области р-п перехода и — .большей ширины области объемного заряда удельная ем­кость (т. е. емкость на единицу площади выпрямляющего контакта) оказывается меньше, чем в структурах, получен­ных по сплавной технологии. Важнейшей особенностью диффузионных диодов — является существование в базе встроенного тормозящего поля, обусловленного неравно­мерным распределением примесей. Так же как и сплавные, диффузионные диоды представляют собой приборы с плос­костным р-п переходом.