Физика полупроводниковых приборов - Зи С.М.
Скачать (прямая ссылка):
подвижность (p=x/<§f).
1. Поверхностная рекомбинация (Л. 36]. Если на одной сто-
Поверхностная реномбинац ия
hv
(П
Р"(Х)
гт-г-ггтт
°м
JL-
о
Рис. 36. Поверкностная рекомби-нацня при х=0. Распределение неосновных -
носителей вблизи поверх-ности определяется скоростью поверхностной
рекомбинации.
роне полупроводникового образца (рис. 36) происходит поверхностная
рекомбинация, граничные условия при х=0 задаются в виде
Фп
дх
= QSv \Рп (0) - Рпо]-
(108)
-Носители, достигающие поверхности, рекомбинируют на ней; коэффициент S-
p, см/сек, определяется -как скорость поверхностной рекомбинации.
Граничные условия при х-"оо те же, что и для случая А. Дифференциальное
уравнение .при стационарной однородной генерации имеет вид:
дрп
dt
= 0= С
Рп - Рпо , п &Рп Тр дх2
(109)
Решение уравнения при указанных выше граничных условиях равно:
^ Г, Tp-Sp exp (-x/Lv) 1
Рп(х) - Рпо + ЪС [l- Lp + TpSp J (П°)
и показано на рис. 36 для конечных значений Sp. Если Sp->-0, Рп(х)-i-
pno+tpG, что совпадает с ранее рассмотренным случаем
(пример А); если Sp-"оо, рп(х)-^pno+xpG\\- ехр(-x/Lp)],
т. е. концентрация неосновных носителей на поверхности приближается к
равновесной. По -аналогии с процессами объемной рекомбинации при малых
уровнях инжекции, для которых llT~aPVthNt,
скорость поверхностной рекомбинации может быть представлена в виде
Sp-OpVth^Bti (HI)
где Nst - число поверхностных центров рекомбинации на единицу площади
границы раздела.
ГЛАВА ТРЕТЬЯ
. ПЛОСКОСТНЫЕ ДИОДЫ
1. Введение
Очень важную роль играют р-п переходы как с точки зрения их использования
в современной электронике, так и дли понимания принципа действия других
полупроводниковых приборов. Теория р-п перехода лежит в основе физики
полупроводниковых приборов. Основная теория вольт-амперных характеристик
р-п перехода была разработана Шокли [Л. 1]. Затем эта теория была
расширена Са с сотрудниками [Л. 2] и Моллом [Л. 3].
В этой главе мы прежде всего коротко остановимся на основах технологии,
которая используется не только для получения р-п переходов, но и для
изготовления большинства полупроводниковых приборов. Затем с помощью
основных соотношений, представленных в гл. 2, будут выведены выражения
для статической и динамической вольт-амперных характеристик идеального р-
п перехода. Ниже обсуждаются отклонения от идеальных характеристик,
обусловленные генерацией и рекомбинацией в обедненном слое, высоким
уровнем инжекции и последовательным сопротивлением. Подробно
рассматривается пробой р-п перехода, в особенности пробой, связанный с
лавинным умножением. Затем описываются переходные процессы и шумы в р-п
переходах.
Переход р-п представляет собой двухполюсное устройство. В зависимости от
профиля легирования, геометрии прибора и условий смещения р-п переход
может выполнять различные схемные функции, которые коротко
рассматриваются в § 7. В конце главы уделено внимание интересной группе
приборов, в которых используются гетеропереходы, представляющие собой
переходы между различными полупроводниками, например, между германием "-
типа и арсенидом галлия р-типа или между германием р-типа н арсенн-дом
галлия "-типа.
2. Основы технологии
Некоторые важнейшие методы изготовления р-п переходов показаны на рис. 1.
Сплавной метод [Л. 5] (рис. 1,а) заключается в том, что небольшая
таблетка алюминия помещается на поверхность пластины кремния "-типа с
ориентацией <111 >. Система нагревается до температуры, немного
превышающей температуру эвтектики (приблизительно 580°С для системы А1-
Si), в результате чего образуется небольшая область расплава А1-Si. Затем
/41
Расплав
> -Si
Примесь
р- типа
я - Si
а)
VULLLmZ^l
б)
Омическии
контакт
S
fn - S°Z\
| .....-и-ив
Омическии
контакт
Sin г
n-Si
Примесь
р-типа
НА
п
Л
г)
Металлическое покрытие Зля создания омиче с кого контакта к, р- слоев
Омический
контакт
Рис. 1. Основные методы изготовления р-п переходов.
'а - сплавной переход; б - диффузионный меза-переход; е -- диффузионный
планарный переход; г - диффузионный планарный переход ка эпитаксиальной
подложке.
Омический контакт
Примесь р-типа
температура снижается, и расплав начинает затвердевать. Рекрн-
сталлизованная область, насыщенная акцепторной примесью и обладающая той
же кристаллографической ориентацией, что и пла-
стина, образует сильно легированный слой р-типа (р+) на
подложке "-типа. Алюминиевый выступ на поверхности пластины можно
использовать в качестве омического контакта к области р-типа. Для
создания омического контакта к пластине "-типа можно напылить на нее
сплав Ап-Sb, содержащий около 0,11% Sb, и вплавить его при температуре
около 400°С для образования сильно легированного слоя "-типа ("+). В
случае пластины р-типа алюминий и сплав Ап-Sb можно поменять местами,
чтобы получить переход "+-р на верхней стороне пластины и омический
контакт р+ на нижней стороне. Местоположение р-п перехода, полученного
методом сплавления, зависит от температуры и времени сплавления, которые
