Физика полупроводниковых приборов - Зи С.М.
Скачать (прямая ссылка):
больше мощности, чем преобразует в СВЧ-мощность.
Наряду с этим для получения высоких к. п. д. необходимы высокие плотности
тока. Таким образом, важно иметь достаточный теплоотвод, который позволил
бы без избыточного разогрева диода рассеять высокие плотности мощности.
На рис. 35,а показан диод, в котором кристалл смонтирован на держатель из
меди с промежуточными слоями металлизации, необходимыми для
термокомпрессионного соединения золота с золотом. Упрощенная структура
диода и теплоотвода показана на рис. 35,в. Полное тепловое сопротивление
кругового ис-
точника тепла радиусом г, расположенного в кремнии на расстоянии от
металлизации, равно [Л. 29]:
Рис. 35. Диод с металлическими покрытиями - для термокомпрессионного
соединения золото-золото, смонтированный на медном держателе (с);
упрощенная структура диода и теплоотвода (б), зависимость полного
теплового сопротивления и его различных компонент от площади диода (б)
ГЛ. 29].
1 - диод, металлизированный Ti и Аи:
2 - р-п переход; 3 - теплоотвод (медь нли алмаз); 4 - источник тепла с
постоянной температурой.
Символы, принятые в выражении (72), определены на рис. 35,в. Последний
член дает тепловое сопротивление круглого источника в бесконечном
полупространстве. Различные компоненты теплового сопротивления показаны
на рис. 35,в. 'Пунктирной кривой дана составляющая теплового
сопротивления в алмазном '(типа II) теп-
Таблица 5-2
Теплопроводность и типичные значения толщин слоев для материалов в диоде
диапазона Ки (при 300 °К)
Материал Теплопроводность* k, бт1см-еС Толщина а, мкм d/k,
см^.'с/вт (ХЮ"')
Кремний 0,80 3 3,8
Титан 0,16 0,02 0,13
Золото 3,0 12,5 4,2
Никель 0,71 0,2 0,28
Медь 3,9 - -
Алмаз 20 - -
* k для кремнил дана длт температуры 500 °К, которая, как предполагается,
является максимальной рабочей температурой.
10~s Ю~* /0~3 Ю'г
Площадь диода , смг
а)
Входная мощиость(лостряииый тон) , 6т
б)
Рис. 36. Зависимость плотности мощности и полной рассеиваемой мощности от
площади диода (а) и зависимость выходной мощности от входной при
параллельном соединении (б) [Л. 29].
/ - диод на алмазе; 2 - медь; 3--алмаз; 4 - кристалл тройной; 5 -
кристалл двойной; Б - одиночный кристалл с площадью 1,7 1СМ <;л(5.
лоотводе, а также соответствующее полное тепловое сопротивление Rt-
Теплопроводность алмаза при 300 °К полагалась в 3 раза большей, чем
теплопроводность меди, а теплопроводность кремния находилась для
температуры 500 °К, которая, как предполагалось, является максимальной
рабочей температурой (табл. 5-2). Из рисунка видно, что применение
теплоотвода из алмаза приводит к уменьшению теплового сопротивления RT
примерно в 2 раза, видно также, что RT убывает с ростом площади р-п
перехода.
На рис. 36,а приведены сравнительные данные по плотности мощности и
полной рассеиваемой мощности, которые могут быть получены в диодах с
перепадом температур 200 °С на медных и алмазных теплоотводах.
ГЛАВА ШЕСТАЯ
ПЛОСКОСТНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ
I. Введение
Из всех полупроводниковых приборов плоскостный транзистор является
наиболее важным. Изобретение транзистора (сокращенное от transfer
resistor - преобразующий сопротивление) группой исследователей Белловской
лаборатории в Т948 г. произвело революцию и в промышленной электронике и
в области исследования твердого тела в особенности. До 1948 г.
полупроводники находили применение только в качестве термисторов,
фотодиодов и вентилей. В 1948 г. появилось сообщение 1[Л. 1] о создании
точечно-контактного транзистора. В следующем году публикуется
классическая работа Вильяма Шокли по плоскостным диодам и транзисторам
1Л. 2].
В дальнейшем теория транзисторов существенно расширилась и углубилась
благодаря включению частотных и импульсных свойств, а также исследованию
особенностей работы при больших уровнях инжекции. Большие успехи были
достигнуты и в технологии транзисторов, особенно в разработках сплавных
(Л. 3] транзисторов, транзисторов с выращенными вытягиванием (Л. За] и
зонной плавкой |[Л. 36] переходами, а также диффузионных (Л. Зв, Зг, Зд],
эпитаксиальных |[Л. 4], планарных [Л. 5], балочных '[Л. б] и
имплантационных (Л. 7] транзисторов. Эти успехи позволили повысить в
миллионы раз мощность и предельные частоты транзисторов, так же как и их
надежность. Работы в области физики полупроводников, теории транзисторов
и технологии создания приборов расширили наши знания и позволили найти
пути создания новых полупроводниковых приборов.
Необходимо отметить, что транзисторы и подобные им приборы не являются
простыми заменителями вакуумных приборов. Истинное значение этих приборов
заключается в том, что они произвели революцию в науке и промышленности,
что было невозможно на базе одних только вакуумных приборов. Транзисторы
являются теперь ключевыми элементами, например, в быстродействующих
вычислительных машинах, в космических кораблях и спутниках,
во всех современных системах связи и силовых установках. Важность
