Полупроводниковый прибор

Полупроводниковый прибор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

2I3I94

4 4 ЧМ Г.,@@

ОПИСАН ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Содиалистических

Респтблик

Зависимое от авт. свидетельства №

Кл. 21g, 11/02

Заявлено 24.Х11.1958 (№ 614695/26-25) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 12.ill.1968. Бюллетень ¹ 10

Дата опубликования описания 7.V.1968.ЧПК Н 01l

УДК 621.382.2(088.8) Комитет по делам изооретеиий и открытий при Совете Мииистрсв

СССР

Автор изобретения

В. И. Стафеев

Заявитель

ПОЛУЛРОВОДНИКОВЫЙ ПРИБОР

q Ъ

1 = Icl скт

d d

ch cth—

L L кТ

1С вЂ” ——

21 (2) ;,,1<Ь- 1) 30

Известны полупроводниковые приборы с одним или несколькими р — и — переходами, включенными в прямом направлении и уда- ленными от контакта, не препятствующего движению неосновных носителей. В известных приборах желательно иметь как можно меньше отношение расстояния между контактами к длине диффузионного смещения.

В предлагаемых приборах толщина слоя полупроводника между переходом и при низких уровнях инжекции контактом выбрана в несколько раз большей длины диффузионного смещения, а в качестве материала использован высокоомный полупроводник.

В этих приборах в прямом направлении практически все напряжение падает на толще полупроводника и лишь малая доля — на р — и — переходе. Сопротивление толщи при высоких уровнях инъекции полностью опред ляется концентрацией неравновесных носителей. Последняя зависит от величины инъекционного тока, т. е. от напряжения на р — -и— переходе, и от длины диффузионного смещения.

В таком диоде изменение (например, уменьшение) проводимости толщи вызывает соответствующее уменьшение напряжения на р — и — переходе. Последнее же приводит и уменьшению инъекции носителей в полупроводник, т. е. к снижению концентрации неравновесных носителей и к дополнительно иу уменьшению проводимости толщи.

Это вторичное уменьшение проводимости приводит к новому снижению напряжения на р — n — переходе, т. е. к новому снижению инъекционного тока и т. д. Такой процесс изменения тока продолжается до установления нового стационарного состояния. Первоначальное изменение проводимости толщи спускает «лавинный» механизм изменения проводимости диода в том же направлении, чтэ и первичное изменение. Таким образом, структура р — и — переход плюс толща полупровод15 ника достаточной ширины при высоких урознях инъекции оказывается способной усиливать первичное воздействие, оказанное на проводимость толщи полупроводника.

20 При высоких уровнях инъекции и условии

d ь

1 )) 1 для диодов следующее выражение вольтамперной характеристики:

213194

b+ch—

С=2

Ь+1 (3) где 1 — плотность тока;

v — полное приложенное к диоду напряжение;

q — àðÿä электрона;

l — постоянная Больцмана;

Т вЂ” абсолютная температура;

d — толщина диода, т. е. расстояние от области объемного заряда р — и — псрехода до омического контакта;

1 — эффективная длина диффузионного смещения

15 (4) b = отношенис подвижностей электронов

Рр

Как видно из формул 1 — 3, прямой ток злЙ висит от отношения — . Ток экспоненциаль- З0

L но меняется с изменением С, которая, в свою очередь, связана экспоненциальной зависимоП стью с отношением — . Таким образом, при

d условии 1 )) 1 любое воздейсгвие на отноЙ шение — приведет к сильному

L изменению

40 тока.

Формулы 1 — 3 описывают стационарные вольтамперные характеристики при наличии инъекции только из основного р — п — переход- 45 да. Поэтому они характеризуют изменение тока диода практически только при воздействии

Й на отношение —, т. е. при воздействиях, L непосредственно не меняющих концентрацрно 50 неравновесных носителей.

Однако возможно воздействие и непосредственно на концентрацию неравновесных носителей. Это возможно, например, при осве- 55 щении светом или другим излучением путем введения неосновных носителей из дополнительного р — и а — перехода (или точечного контакта), осуществленного на базовой области. 60

Так, управление током диода путем модуляции величины dвозможно,,например, изменснием ширины слоя объемного заряда, если она достаточно велика. Такой способ может быть осуществлен в приборах из полупровед- 65 и дырок; р, — удельное сопротивление исходного всще- 25 ства; р — время жизни неосновных носителей. ника с малой концентрацией примесей и носителей (порядка 1011+10 - см з).

Управление током посредством модуляции длины диффузионного смещения возможно несколькими путями, например, изменяя подвижность носителей. Подвижность, в частности, зависит от напряженности магнитного поля. Например, поле H 20000ý при комнатной температуре изменяет р,р на 30 — 40% .

Соответствующее изменение L будет nod рядка 15 — 20%. Следовательно, при — о

L и Т= 10" Т, такое поле будет изменять ток в несколько десятков раз. Благодаря высокой магниточувствительности таких диодов на их основе могут быть созданы различные приборы для измерения магнитного поля, а также для усиления электрических сигналов.

Кроме подвижности длина диффузионного смещения зависит также и от времени жизни

=р. Следовательно, любой фактор, влияющий на тр, будет оказывать влияние и íà L.

Одной из причин, влияющих на тр, является скорость поверхностной рекомбийации, которая очень сильно зависит от состояния поверхности и от окружающей среды.

Время жизни может зависеть также и от концентрации неравновесных носителей. Оно либо возрастает, либо убывает в зависимости от целого ряда параметров вещества, а также от температуры. Время жизни зависит от концентрации лишь в узкой области концентраций.

Если с ростом уровня инъекции время жизни возрастает, то наблюдается «самоумножение» носителей. Неосновные носители, инъек-, тированные из р — п — перехода, повышают время жизни в толще .полупроводника. Это приводит к,дополнительному повышению концентрации неравновесных носителей и, следовательно, к дополнительному повышению проводимости толщи полупроводника, что приводит к резкому возрастанию тока. Можно показать, что такой лавинный процесс «самоумножения» тока приводит к появлению участка отрицательного сопротивления в прямой ветви диода. Такие приборы могут быть использованы для генерации колебаний различной формы, а также в ряде других схем.

Если с ростом тока время жизни убывает, то также возможно появление участка отрицательного сопротивления. На время жизни может влиять освещение, а также инжекция носителей из дополнительного контакта. Следовательно, если с ростом концентрации неравновесных носителей время жизни возрастает, то такие диоды будут очень чувсгвительны к освещению и могут быть использованы как чувствительные приемники света, а также и других видов излучения.

При этих же условиях на основе такого диода введением дополнительного инжектирующего контакта в базовую область создают новый тип транзистора.

213194

Составитель Г. В. Корнилова

Редактор Н. Джарагетти Техред Л. Я, Бриккер Корректоры: Л. В. Наделяева и 3. И. Тарасова

Заказ 1012, 1 Тираж 530 Подннсное

Ц11ИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Ceposa, д, 4

Типография, пр. Сапунова, 2

В качестве материала для изготовления предлагаемь1х приборов можно использовать высокоомный полупроводник, в котором время жизни неосновных носителей зависит от их концентрации.

Предмет изобретения

Полупроводниковый прибор с одним или несколькими р — n — переходами, включенными в прямом направлении и удаленными от контакта, не препятствующего движению неосновных носителей, отличающийся тем, что, с целью регулирования тока прибора при внешних .воздействиях, например, магнитного поля, светового или другого излучения, измечения состава окружающей среды, либо внутренних, например, протекающего через него тока, на параметры неравновесной проводимости, например, время жизни, подвижность неосновных носителей, при высоких уровнях инжекции последних, толщина слоя полупроводника между р — n — переходом и упомянутым

10 контактом выбрана в несколько раз большей длины диффузионного смещения при низких уровнях инжекции, а в качестве материала использован высокоомный полупроводник.