Классификация. Методы изготовления.

В полупроводниковых приборах широко применяют электронные переходы. Под электронным переходом понимают переходный слой в полупроводниковом материале между двумя областями с различными типами электропроводности или разными значениями удельной электрической проводимости. Наибольшее применение имеет электронный переход (р-n-переход), представляющий собой переходный слой между областями полупроводника с электропроводностью р-типа и n-типа.

Если концентрация примесей в обеих областях примерно одинакова (р_р=n_n), то такой р-n-переход называют симметричным. По площади р-n-переходы делятся на плоскостные, у которых линейные размеры, определяющие площадь перехода, значительно превышают его толщину, и точечные, у которых эти размеры меньше толщины перехода.

Наиболее широко применяются плоскостные переходы. Они являются рабочими элементами диодов и большинства полупроводниковых диодов. Получить р-n-переход путём простого соприкосновения полупроводников р-типа и n-типа невозможно. Этому препятствуют плёнки окислов, покрывающие поверхности полупроводников, а также воздушная прослойка. Электронный переход образуется в единой пластинке полупроводника с помощью той или иной технологии. Наибольшее применение имеют два метода изготовления р-n-переходов: сплавной и диффузионный.

Сущность сплавного метода состоит в следующем. К пластинке, например, N-Ge прикрепляют таблетку In и нагревают в вакууме до 500°С . При этом таблетка In расплавляется и растворяет прилегающую к ней поверхность пластинки Ge. На границе между пластинкой Ge и таблеткой In образуется тонкий слой Ge с примесью In, т.е. P-Ge. Между слоем P-Ge и пластинкой N-Ge возникает р-n-переход (рис.1).

Рис. 1. Сплавной переход

Таблетка In служит омическим контактом. К ней припаивают никелевую проволочку - один из выводов. На противоположную грань пластинки N-Ge наносят слой олова, к которому припаивают второй вывод. Кремниевый сплавной р-n-переход получают вплавлением алюминия в пластинку N-Si при температуре 700°С.

При диффузионном методе изготовления Ge р-n-перехода исходную пластинку N-Ge нагревают в печи, наполненной парами In, до 900°С. При этом происходит интенсивная диффузия атомов In в пластинку N-Ge. На поверхности последней образуется слой P-Ge. Толщина этого слоя регулируется продолжительностью процесса диффузии. Затем путём травления удаляют слой P-Ge со всех граней пластинки кроме одной, создают омические контакты, к которым припаивают выводы.

Германиевый точечный р-n-переход получают следующим образом. К хорошо отполированной поверхности пластинки N-Ge прижимают заострённую иглу из бериллиевой бронзы. Затем полученный контакт подвергают формовке, заключающейся в том, что через контакт пропускают мощные, но кратковременные импульсы тока.

При этом происходит сильный местный разогрев контакта , в результате чего атомы бериллия , являются акцептором по отношению к Ge , диффундируют в пластинку N-Ge и образуют тонкую полусферическую р-область вблизи иглы. Кончик иглы сплавляется с полупроводником, благодаря чему обеспечивается стабильность и механическая прочность.

Промежуточное положение между плоскостными и точечными переходами по площади занимают микросплавные переходы, которые получают путем вплавления очень маленькой таблетки.