1.3. Электронно-дырочный переход. §1. Классификация. Методы изготовления.

В полупроводниковых приборах широко применяют электронные переходы. Под электронным переходом понимают переходный слой в полупроводниковом материале между двумя областями с различными типами электропроводности или разными значениями удельной электрической проводимости. Наибольшее применение имеет электронный переход (р-n-переход), представляющий собой переходный слой между областями полупроводника с электропроводностью р-типа иn-типа.

Если концентрация примесей в обеих областях примерно одинакова (р_р=n_n), то такой р-n-переход называютсимметричным. По площади р-n-переходы делятся наплоскостные, у которых линейные размеры, определяющие площадь перехода, значительно превышают его толщину, иточечные, у которых эти размеры меньше толщины перехода.

Наиболее широко применяются плоскостные переходы. Они являются рабочими элементами диодов и большинства полупроводниковых диодов. Получить р-n-переход путём простого соприкосновения полупроводников р-типа иn-типа невозможно. Этому препятствуют плёнки окислов, покрывающие поверхности полупроводников, а также воздушная прослойка. Электронный переход образуется в единой пластинке полупроводника с помощью той или иной технологии. Наибольшее применение имеют два метода изготовления р-n-переходов:сплавнойидиффузионный.

Сущность сплавного метода состоит в следующем. К пластинке, например, N-Geприкрепляют таблеткуIn и нагревают в вакууме до 500°С . При этом таблеткаIn расплавляется и растворяет прилегающую к ней поверхность пластинкиGe. На границе между пластинкойGeи таблеткойIn образуется тонкий слойGeс примесьюIn, т.е. P-Ge. Между слоемP-Geи пластинкойN-Geвозникает р-n-переход (рис.1).

Рис. 1. Сплавной переход

ТаблеткаIn служит омическим контактом. К ней припаивают никелевую проволочку - один из выводов. На противоположную грань пластинкиN-Geнаносят слой олова, к которому припаивают второй вывод. Кремниевый сплавной р-n-переход получают вплавлением алюминия в пластинкуN-Siпри температуре 700°С.

При диффузионном методе изготовления Geр-n-перехода исходную пластинкуN-Geнагревают в печи, наполненной парамиIn, до 900°С. При этом происходит интенсивная диффузия атомовInв пластинкуN-Ge. На поверхности последней образуется слойP-Ge. Толщина этого слоя регулируется продолжительностью процесса диффузии. Затем путём травления удаляют слойP-Geсо всех граней пластинки кроме одной, создают омические контакты, к которым припаивают выводы.

Германиевый точечный р-n-переход получают следующим образом. К хорошо отполированной поверхности пластинкиN-Geприжимают заострённую иглу из бериллиевой бронзы. Затем полученный контакт подвергают формовке, заключающейся в том, что через контакт пропускают мощные, но кратковременные импульсы тока.

При этом происходит сильный местный разогрев контакта , в результате чего атомы бериллия , являются акцептором по отношению к Ge, диффундируют в пластинкуN-Geи образуют тонкую полусферическую р-область вблизи иглы. Кончик иглы сплавляется с полупроводником, благодаря чему обеспечивается стабильность и механическая прочность.

Промежуточное положение между плоскостными и точечными переходами по площади занимают микросплавныепереходы, которые получают путем вплавления очень маленькой таблетки.