přednáška 6

ěrech (U
R
, U
F
≈ mV)
- oblast se záporným diferenciálním odporem
- mikrovlnné obvody, rychlé komparátory (60-70 léta)

Inverzní dioda (tunelový usměrňovač, backward diode):
- koncentrace příměsí menší než u tunelové diody
- E
F
≈ E
C
v oblasti N a E
F
≈ E
V
v oblasti P
- „tunelování“ jen v závěrném směru (U
R
≈ mV)
- nemá oblast záporného diferenciálního odporu
-usměrňování malých napětí (do 300 mV)
FEKT VUT v Brně ESO / P6 / J.Boušek 11
Změna typu vodivosti (inverze) v těsné blízkosti kovového
kontaktu:
- elektrony přecházejí jako majoritní nosiče do kovu,
- ihned rozptýlí a nevytvoří nadbytečné nosiče.
- z kovu do oblasti N nemohou přecházet díry
- není akumulace minoritních nosičů

Zotavovací doba t
rr
→ 0 prakticky t
rr
≈ 10
-12
s

Materiál - Si, GaAs:
- rychlé spínače, detektory pro vf a mikrovlny
- usměrňovače pro velké proudy
- U
Rmax
≈ 100 V (hrotové diody ≈ 10 V)

Si se zlatou elektrodou - ZBS (Zero - Bias - Schottky): U
D
→ 0
Schottkyho dioda
FEKT VUT v Brně ESO / P6 / J.Boušek 12
Požadujeme malé U
F
, velký I
F
velké U
BR
(U
Rmax
):
- obyčejné (vysokonapěťové - kvalitní materiál substrátu)
- rychlé (rekombinační centra)
- lavinové (rovnoměrné rozložení příměsí, geometrie)
- Schottkyho (kov-polovodič)

Difúzní technologie, komolý kužel (broušení, leptání, pasivace)

Příklad uspořádání P
+
PNN
+ na substrátu N:

- difúze vrstvy P + difúze vrstvy N
+
z druhé strany

- difúze vrstvy P
+
vrstvy P
- PN (dobré) závěrné vlastnosti diody
- N
+
P
+
bohatý vstřik nosičů, velký propustný proud
U
BR
až 3000 V I
Fmax
až 10
6
A
Usměrňovací diody

UMEL FEKT VUT V BRNĚ J.Boušek / Elektronické součástky / P6
3

FEKT VUT v Brně ESO / P6 / J.Boušek 13
Přechod PN difúzní technologií ≈ 50µm od povrchu:
!!!! malý vliv poruch na povrchu krystalu !!!!

Pro orientační výpočty vzorce pro strmý přechod PN:
- odhad tloušťky depletiční vrstvy
- rozložení elektrického pole
- U
(BR)
je určeno koncentrací donorů v oblasti typu N
- přechod se rozšiřuje do oblasti N

Vzdáleností N
+
a P
+
je určeno průrazné napětí ale i sériový odpor.

Doba života:
- výchozí materiál + technologie
- průběh vysokoteplotních operací (chlazení)
Usměrňovací diody
FEKT VUT v Brně ESO / P6 / J.Boušek 14
Propustný stav výkonové diody
Koncentrace nosičů z krajních (vysokodotovaných) oblastí
mnohonásobně převyšuje koncentraci majoritních nosičů ve
vysoko-odporové oblasti - přesnější model = struktura PIN:

U
F
závisí:
- na tloušťce málo dotované střední oblasti = sériový odpor
- na době života nerovnovážných nosičů ve střední oblasti

Pro malé U
F
:
- minimalizace vzdálenosti N+ a P+
- dlouhá doba života nosičů

Při zvýšení teploty
- klesá napětí na krajních injektujících přechodech (N+N a P+P)
- roste úbytek napětí na střední oblasti NP (tepelné kmity mříže)
FEKT VUT v Brně ESO / P6 / J.Boušek 15
Dosažitelná hodnota UR(BR) je limitována

Povrchovým průrazem:
- rozložení elektrického pole na povrchu součástky
- broušení povrchu , oleptání (MESA), pasivační vrstva (a-Si)

Objemovým průrazem:
- homogenita výchozího materiálu
- nerovnoměrně rozložení příměsí = paralelní diodové struktury
- různá koncentrace příměsí |ND - NA| různé průrazné napětí
- lokální průrazy tepelný průraz

Diody VN (UR(BR) ≥3 kV) dotace jadernou transmutací:
- po ozáření tepelnými neutrony Si P !!homogenní rozložení !!
(viz lavinová dioda)
Závěrný stav výkonové diody
FEKT VUT v Brně ESO / P6 / J.Boušek 16
Opakovatelné špičkové napětí U
RRM
(periodické zatížení)

Mezní závěrný opakovatelný proud I
RRM

(nejvyšší hodnota přípustná při nejvyšší ϑ
jmax
a napětí U
RRM
)

Neopakovatelné špičkové závěrné napětí U
RSM


U
RRM
≤ U
RSM
< U
R(BR)

Závěrný stav výkonové diody
FEK