Extras din laborator

6.1. Scopul lucrării: cercetarea experementală a dependenţei capacităţii diodelor semiconductoare de tensiune aplicată, aprecierea tipului joncţiunei p-n, grosimei stratului sarcinii spaţiale şi concentraţiei impurităţilor.

6.2. Partea teoretică

6.2.1. Studierea metodelor de cercetare, tipurile de mecanisme formării joncţiunii p-n, diagramele energetice ale joncţiunii în stare de echilibru, şi aplicarea tensiunii exterioare, după literatura propusă şi conspectul lecţiilor.

6.2.2. Faceţi cunoştinţă cu metodele de calcul a paramtrelor joncţiunii p-n şi a măsurării caracteristicilor volt-capacitive (V-C).

6.3. Partea practică

6.3.1. Măsuraţi carateristica V-C a diodei propuse.

6.3.2. Apreciaţi tipul joncţiunii p-n după caracterul dependenţei capacităţii diodei în dependenţă de tensiunea aplicată.

6.3.3. Calculaţi grosimea regiunii sarcinii spaţiale şi concentraţia impurităţilor în dioda analizată.

6.4. Îndrumări metodice

6.4.1. Oţiuni generale

Progresul în electronica semiconductoarelor este legat în general cu aplicarea contactelor între doi semiconductori cu conductibilitate de tip-p şi tip-n. Aşa contact este numit joncţiune p-n. A obţine joncţiunea p-n prin contact simplua a doi semiconductori e imposibil, deoarece la suprafaţa lor există impurităţi, defecte, oxizi etc. Din această cauză succesul a apărut numai atunci, cînd au fost găsite procesele de formare a joncţiunii p-n într-un singur monocristal.

Metedele de formare a joncţiunii p-n

În prezent sînt aplicate cîteva metode de formare a joncţiunilor p-n:

1. Metoda de aliere (fuziune).

Fig.6.1. Formarea joncţiunii p-n prin metoda de fuziune.

1-germaniu de tip-n; 2- indiu; 3- încălzitor de carbon;

4- soluţie de germaniuîn indiu; 5- germaniu de tip-p.

În fig.6.1. este prezentat schematic procesul de formare a joncţiunii p-n prin metode de fuziune a germaniului de tip-n cu indiu. Cristalulde germaniu (1) şi o cantitate mică de indiu (2) sînt plasate în încălzitorul de carbon (3) şi temperatura se ridică pînă la 500-600 0C. Acest proces se efectuiază în atmosfera H2 sau N2. În rezultatul acestui proces indiul dizolvă o parte de germaniu (4). Dacă acum răcim încet acest aliaj, obţinem germaniu ce are ca impurităte indiu, adică germaniude tip-p. La frontieră se va forma joncţiunea p-n.

2. Metoda de extragere (joncţiunea extrasă).

Acest procedeu se efectuiază în felul următor. În procesul de extragere amonocristalului în aliaj este adăugată la început impuritatea, care determină conductibilitate de tip-p, iar apoi de tip-n. Între aceste două părţi ale cristalului se formează joncţiunea p-n.

3. Metoda prin difuzie

Joncţiunea p-n poate fi obţinută prin difuzia impurităţilor de tip-p în semiconductor de tip-n şi invers, prin difuzia impurităţilor de tip-n în semiconductor de tip-p. Difuzia poate fi efectuată din fază lichidă, solidă şi găzoasă la temperaturi înalte. Adîncimea la care pătrunde impuritatea şi unde se formează joncţiunea p-n depinde de temperatură şi timpul procesului tehnologic.

În fig.6.2.a este prezentată distribuţia impurităţilor de tip-p în semiconductor după procesuăl de difuzie în material de tip-n.

Fig.6.2. Distribuţia impurităţilor în joncţiunea p-n obţinută prin procesul de difuzie (a) şi epitaxie (b).

La suprafaţa substratului semiconductor conductibilitatea este dirijată de impurităţile de tip-p deoarece aici Na>Nd. În interiorul semiconductorului Na=Nd. În acest plan şi se formează joncţiunea p-n. Pentru valori x>x0 Na<Nd. Aăa distribuţie este caracteristică pentru joncţiunea lentă.

4. Metoda epitaxială

Această metodă constă în depunerea pe un substrat monocristalin al semiconductorului cu o conductibilitate a unei pelicule semiconductoare monocristaline cu conductibilitate (de semn opus). La frontiera dintre peliculă şi substrat se formează joncţiunea p-n. Procesul poate fi efectuat din fază lichidă sau găzoasă. În pelicula semiconductoare de tip-p care a fost depusă pe substrat de tip-n. Aşa distribuţie corespunde joncţiunii abrupte.