Файл: Балябин А.Н. Твердотельные приборы СВЧ учеб. пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 28.07.2024
Просмотров: 96
Скачиваний: 0
Рие.34. Зависимость тока 'проводимости в слое умножения эгтри лавинном про бое от напряженности поля.
[дкм характером распределений концентрации акцепторных
Л4 и донорных М, атомов примеси (структурой диода).. Структура ЖІД-ото ряд последовательно расположен
ных областей в монокристалле полупроводника, отличающих
ся типом и концентрацией атомов примеси,разделенных пе реходами; Различают резкие, (ступенчатые) и плавные пе рехода:-; з первых концентрация изменяется оченьрезко на протяжении.десятых долей, микрона,а во■вторых.длина перехода измеряёт&я'единицами микронов.Для.образования переходов з ЛПД используются новейшие технологические
процессы: .управляемая |
диффузии; -эпитаксиальное наращи |
|
вание, ионное внедрение. Для обозначения областей с |
||
различными типомпримеси'и'концентрацией |
( уровнем |
|
легирования ) приняты |
специальныеобозначения: |
|
I) А А " слабо.легированные области полупроводника, с дырочным, электронным' типом проводимости.Концентрация атомов примеси сравнительно небольшая|л^-//<*/ * ^ ~ 1 0 к
|
|
|
- |
50 - |
|
|
атомов |
на |
см3. |
Величина удельного сопротивления ’i-S.OОм-ск |
|||
2 ) р * п +- |
сильно легированные |
области полупроводника |
||||
с концентрацией |
атомов |
примеси |
| /Лаг — а 1= |
10 іѲ<аи з и |
||
величиной удельного сопротивления 0,001 Ом, |
с*л . |
|||||
3 ) |
I - область с собственным типом проводимости |
|||||
/\/ - О , |
Лfg= .0 |
. При |
Т =300°К |
для германия |
удельное |
|
сопротивление 470Оң-сң, а .для кремния 2,5 -Ю"1Ом см.. Структура типа П+- р - 1 ~ р * с резкими переходами была впервые предложена Ридом в 1Э58 г. Обозначение
структуры соответствует последовательному расположению
областей с различным типом проводимости в диоде, как изображено на рис.3 5 ,а . Распределение примесей в полу проводнике , соответствующее -этой структуре,представлено графиком I Nu - А/djM'
К диоду должно-быть приложено т=кое обратное на пряжение смещения, при котором напряженность электри
ческого поля оказывается достаточной .для того}чтобы все
пространство |
полупроводника между областями |
П+ и р + |
освободилось |
от подвижных носителей зарядов. |
Наибольшее |
значение напряженности поля оказывается в узком слое S
около П+ области. В этом слое возникает лавинный про
бой и происходит генерирование носителей зарядов.Гене рированные носители дрейфуют через.обедненную область I
с |
постоянной скоростью іГНас к ,/Р+ -области, |
так как |
в |
||
области ./'напряженность |
электрического |
поля превышает |
|||
£ |
^ Я / с м . |
|
. |
‘ . |
|
|
Структура р - П -П |
со ступенчатыми |
переходами |
-ти- |
|
* Данные-относятся к германию при Т =300°К
|
- |
51 |
|
4-1 |
|
P+ n |
n+ |
— w ®| |
L |
|
|
Na-Hd |
“ |
Ha-Vd |
|
ОП
n*\P\ L
О |
4 |
|
|
Рис.35Распределение концентрации примесей |
|
|
к напряженности поля £ : |
|
а-етруктура типа n+-p -i-p f ;б-структура типа |
|
p + - n - n h. |
пичная структура современного кремниевого ЛСД* На рис. 35,6 изображены распределение концентрации легирующих примесей J/V^—Ng\(i<) и профиль статического -электричес кого поля при приложении обратного напряжения смещения
F(X). Максимальное значение напряженности поля совпа дает с плоскостью р*-П -перехода. При увеличении поля,
ног та |
F |
|
è F , возникает лавинный лообой. |
Область |
||
пробоя |
примыкает непосредственно к |
плоскости |
Е = Е^оке, |
|||
проникая |
в |
/7-область на расстояние |
- $ |
, составляющее |
||
около |
£ /з |
.'Таким образом,в данной |
структуре |
также име |
||
ет место |
слой умножения, где происходит генерация .-элек |
|||||
тронов |
я |
дырок. Дырки переходят в область р + , а элек |
||||
троны совершают^ дрейф в области сильного |
воля черев |
|||||
|
|
- 5 2 - |
|
слой |
с |
практически постоянной скоростью |
• |
|
Структура р +-р~п~п*~ со ступенчатыми переходами |
||
содержит |
две области полупроводника, отличающиеся |
ти |
|
помпроводимости. Изменение -концентрации атомов' примеси
.в областях р и h |
происходит |
линейно |
вдоль координаты |
J( ,как изображено |
на рис. 3 |
6 ,а. При |
приложении к дио- |
A f e - A f c
|
|
|
NBTNÜ — |
■ |
а _ |
|
■Р+ |
О |
д ... |
|
OY— |
п |
|
||
|
|
IT |
\п' |
|
|
|
ентрации пркмеге.; '-напряженности поля" .<Е' :
""&-'стру;кту ра типагрЧ-р-п-П ; б-етруктура
:,типа-'р +-~і— п +.
■^-ду обратно-Го-:к2 пряаенйя смещений ■максимальное 'значение нНапряженности'.электрическо го ■поля- -^^кж^ЫБнетсй в ^•пзюско'сти л X—О , в которой- ионы-, примеси изменяют/свой . Зчаваа. 'Hpif некоторой' величине --напряжения,приложенного
-- -к-'дшдуунаиряжеішоств- поля в максимуме может стать рйь^
н1ю®-*-і:(О) - Возникнет лавинный пробой-,сопровождаю-'
- 53 -
щийся быстрым умножением числа носителей заряда. Так каквероятность ударной ионизации является резко возрас ташей функцией напряженности электрического поля, то область.где происходит возникновение носителей заряда
ограничена сравнительно узким слоем /(слой умножения). Образовавшиеся в слое умножения электроны и ,цирки
дрейфуют под действием сильного электрического поля к
границам переходов |
через пролетные пространства і р . [ п |
обедненного слоя, |
причем дырки движутся -черезр -область |
Е электроны черев |
л-область. Вследствие -того, что |
напряженность электрического-поля е пролетных простран
ствах |
превышает значение-10^ £ /Сд. , необходимое для насы |
|
щения |
скорости, то скорость ЛЕиженкя-носителей вдоль Lp |
|
и |
практически |
постоянна и не. зависит ст поля. |
■Структура - p t |
- I - п + с .резкими переходами. Особен |
|
ностью Стол структуры,изображенной схематически на рис. 55, б ('.является то. что . і - область .представляющая слой'полупроводника, с равными концентрациями свободных -электронов и дырок, заключена -между сильно легированны
ми р* /г" —областями с- очень маяш удельным сопротивле
нием. |
|
|
При подведении к диоду |
с такой структурой напря |
|
жения |
обратной полярности |
" к дг-юблаоти] ( -область |
быстро |
обедняется: лишается |
п о то к ах носителей заряда, |
■оставаясь не. тральной. Поэтому - электрическое соле между сильно легированными областями оказывается равномерным по всей , (-области, как показано на рисунке. Таким об
разом, если приложенное' поде £"> і г ^ т о улдрная |
иониза |
ция и лавинный, пробой .развеваютсяравномерно по |
всей |
