Физика полупроводниковых приборов Книга 1 - Зи С.
Скачать (прямая ссылка):
Si?4 + Нейтрон->Sii] + у-Излучение 2 62 ^ Pis + р-излучение.
Период полураспада составляет 2,62 ч. Поскольку глубина проникновения
нейтронов в кремний равна -100 см, примесь распределяется по пластине
очень равномерно. На рис. 5 приведены распределения продольного
макроскопического удельного сопро-1'нвления кремния, легированного
обычным способом и нейтрон-
208
Глава 4
^Омм 30 20 а-
Радиус
Ю 20 30
Радиус
Рис. 5. Типичное продольное распределение удельного сопротивления в
кремнии, легированном обычным способом (а) и нейтронным облучением (б)
[П].
180
* 160
т
<4 120
40 30 20 10
Радиус
О
10 20 30
Радиус
40
ным облучением [11]. Для кремния, легирозанного обычным способом,
неоднородность удельного сопротивления составляла ~=hl5 %, а при
нейтронном легировании ~±1 %.
Структуры с фаской. Чтобы получить тиристор с максимальным напряжением
пробоя, обычно стараются изготовить сплавлением или диффузией плоские р-
п-переходы, так как напряжения пробоя цилиндрических и сферических
переходов ниже (гл. 2). Но даже и в плоскостных переходах наблюдается
преждевременный пробой по поверхности, который приводит к увеличению тока
на краю прибора и снижению динамических токовых характеристик тиристора.
В структурах g фаской поверхностные электрические поля существенно ниже
по сравнению с полями в объеме материала. В результате пробой однородно
распределен по объему.
Схемы структуры с фаской приведены на рис. 6. Положительная фаска
означает уменьшение площади поперечного сечения в направлении от
сильнолегированной области к слаболегированной области (рис. 6, а).
Отрицательная фаска, наоборот, означает увеличение площади в том же
направлении (рис. 6, б). Две тиристорные структуры с фаской показаны на
рио. 6, в и г. Прибор на рис. 6, в имеет отрицательные фаски для
переходов J? и J3 и положительную фаску для перехода J1. Структура на
рис. 6, г имеет положительные фаски для всех трех переходов [12].
В переходах с положительной фаской поле на поверхности снижено в sinG раз
(в первом приближении). На рис. 7 приведены значения электрического поля
на поверхности, полученные путем решения двумерного уравнения Пуассона
для р+-п-перехода при обратном смещении 600 В [13], и значения
внутреннего электрическою поля в объеме. Отметим, что максимум поля на
поверхности всегда меньше, чем в объеме; е уменьшением угла
Тиристоры
209
. Положительная срсска рТ~Шлип+),____________
8.
п
(шир)
/
к
Отрицательная фаска ~~р у- (илиа+} в
п (или р)
/7'
Рис. 6. Схемы тиристоров с фаской,
а -• положительная фаска; б - отрицательная фаска; в - тиристор с
отрицательной и положительной фасками; г - тиристор с двумя
положительными фасками.
фаски снижается пик электрического поля и его положение сдвигается в
глубь слаболегированной области. Напряжение пробоя для перехода с
положительной фаской такое же, как для плоскостного перехода.
Чтобы в переходе с отрицательной фаской пробой происходил внутри объема,
сам переход должен быть сильноасимметричен, а угол фаски - мал по
величине. Численцые расчеты показывают, что для отрицательных фасок с
малыми угдащ максимум поверхностного поля меньше, чем в объеме, и
располоШеЙ в р-области (концентрация в слое р\ выше, чем в сдое п)).
Ёнутренний пробой наступает при напряжениях, более низких, чем в плоском
переходе. На рис. 8 приведена зависимость нормализованного на-
210
Глава 4
Расстояние по поверхности d, мкм
Рис. 7. Зависимость поверхностного и внутреннего полей в приборе с
положительной фаской (показанного на вставке) от угла фаски [13].
пряжения объемного пробоя (отнесенного к напряжению пробоя плоского
перехода) от эффективного угла фаски
е," = (0,04)8 (-^)2, (7)
Z 4 6 в 10 12 Н 16 18 20 Эффективный угол даски ве^
Рис. 8. Нормализованное напряжение пробоя в зависимости от угла
отрицательной фаски струк: туры, показанной на вставке [14].
Т иришоры
211
где W и d - соответствующие значения глубин обедненных слоев перехода, ;
показанного на вставке [14]. Чтобы гГриблизитьея к напряжению пробоя
плоского перехода, необходимо использо вать фаски g малыми углами.
4.2,2. Режим прямого запирания
Влияние коэффициентов. При прямом запирании напряжение на аноде
положительно по отношению к катоду и обратно смещен только переход J2.
Переходы J1 и J3 смещены в прямом направлении. Большая часть приложенного
напряжения падает на переходе J2. Для объяснения характеристик прибора в
режиме прямого запирания используем двухтранзисторную модель [2]. Из рис.
1 следует, что тиристор можно рассматривать как соединение р-/г-р-
транзистора с п-р-п-транзистором, причем коллектор каждого из них
соединен с базой другого, как показано на рис. 9, а и б для триодного
тиристора. Центральный переход действует как коллектор дырок,
инжектируемых переходом J 1, и электронов, инжектируемых переходом J3.
Взаимосвязь между токами эмиттера 1Е, коллектора /с и базы 1В и
статическим коэффициентом усиления по току аг р-п-/7-транзистора при-
