Твердый выпрямитель Советский патент 1957 года по МПК H01L21/603 H01L29/02 

Действие применяемых в настоящее время твердых выпрямителей, представляющих собой контакты полупроводника и металла, основано на возникновении в поверхностном слое полупроводника, так называемого, запорного слоя, появляющегося вследствие обеднения полупроводника носителями заряда (электронами или ды:рками). Таковы широко применяемые меднозакисные и селеновые выпрямители. По этому же принципу работают и радиотехнические детекторы, лучшие современные типы которых представля-. ют собой контакты кремния и вольфрама (кремниевые детекторы) или контакты германия с вольфрамом или платиной (германиевые детекторы).

Основные требования, предъявляемые к выпрямителям, заключаются в получении возможно малого сопротивления в пропускном направлении, возможно большого сопротивления в запорном направлении и возможно большого пробойного напряжения (максимального допустимого обратного напряжения).

Сушествующие полупроводниковые материалы позволяют изменять эти характеристики выпрямителей путем добавления к полупроводнику определенных примесей. Однако при этом изменяются все характеристики выпрямителя, причем, улучшение одной из них вызывает ухудшение другой. Так, например, исследование германиевых детекторов показывает, что, увеличивая удельное сопротивление германия, можно увеличить пробойное напряжение детектора и его сопротивление в запорном направлении, однако, при этом всегда увеличивается и сопротивление в пропускном направлении. Поэтому возможности дальнейшего улучшения полупроводниковых выпрямителей ограничены.

Теоретически известно, что возможно получить твердый выпрямитель, помещая между двумя разными металлами тонкую, плохопроводящую прослойку. Практически такие выпрямители не были осуществлены вследствие трудности создания искусственной однородной прослойки,

толщина которой должна быть порядка 10- - 10- см.

Однако такие прослойки можно получить весьма нросто, если воспользоваться существованием, так называемых, интерметаллических соединений. Известно, что многие металлы, взятые в определенном стехиометрическом соотношении, способны давать химические соединения - интерметаллические соединения. При этом электрическое сопротивление соединения может возрастать в громадное число раз.

Так, например, сплав сурьмы и цинка, отвечающий формуле Zn Sb, имеет удельное сопротивление порядка Ю-г ож/аи, т. е. в 10° раз превышающее сопротивление исходных металлов. Аналогичными свойствами обладает сплав сурьмы и магния в составе Mg3 Sh2 и многие другие интерметаллические соединения.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в использовании для получения указанной прослойки полупроводника интерметаллического соединения двух таких металлов, получающегося при их сварке. При сварке этих металлов получается переходный слой сплава переменной концентрации, в котором концентрация одного металла в другом изменяется от О до 100% и в области которого всегда возникает очень тонкая прослойка интерметаллического соединения, полностью отгораживающая один металл от другого и образующая химический запорный слой.

На чертеже показана схема контакта двух металлов, образующих интерметаллическое соединение. Двойной штриховкой обозначена переходная область переменного состава, толстой черной линией С обозначен слой интерметаллического соединения с высоким сопротивлением, т. е. интерметаллический запирающий слой. Применение вместо полупроводников металлов, удельное сопротивление которых в тысячи и десятки тысяч раз меньше, обеспечивает очень низкое значение объемного сопротивления выпрямителя в пропускном направлении и тем самым увеличение крутизны прямой ветви характеристики выпрямителя. В то же время, поскольку многие интерметаллические соединения обладают весьма высоким удельным сопротивлением, сопротивление выпрямителя в запорном направлении может быть весьма больщим.

Достоинствами предлагаемого выпрямителя является также возможность изготовления их из доступных и дешевых материалов и высокая их механическая прочность, достигаемая за счет применения сварного контакта.

Предмет изобретения

Твердый выпрямитель, состоящий из двух металлов с полупроводящей прослойкой между ними, отличающийся тем, что, с целью уменьщения объемного сопротивления выпрямителя и увеличения вследствие этого крутизны прямой ветви его характеристики, указанная прослойка образована интерметаллическим соединением обоих металлов, полученным при их сварке.