Плоскостной полупроводниковый диод с тонкой базой Советский патент 1959 года по МПК H01L29/861 

Изобретение относится к полупроводниковым приборам, в частности, к плоскостным полупроводниковым диодам с тонкой базой, обладающим параметрами, свойственными для диодов с тонкой базой и одновременно имеющим малую величину обратного тока.

Полупроводниковые диоды характеризуются обратным рабочим напряжением, прямым и обратным токами и временем выключения, т. е. временем, за которое восстанавливается вькокое обратное сопротивление после того, как он был открыт и через него шел большой прямой ток.

В ряде применений полупроводниковых диодов необходимо иметь малое прямое сопротивление К„р. Обычно малым прямым сопротивлением обладают плоскостные диоды, которые одновременно имеют большое время выключения.

Известны плоскостные диоды с тонкой базой, которые обладают хорошей проводимостью в прямом направлении и малым временем восстановления. О|0обенность их (фиг. 1) заключается в том, что толщина h базы 1 у них в области между р-п переходом 2 и омическим невыпрямляющим контактом 5 оказывается меньшей, чем диффузионная длина L базового материалаВ этом случае распределение носителей, инжектируемых в базовую область выпрямляющим электродом 4 при подаче на него положительного смещения, будет таким, как показано на фиг. 2. Здесь по оси ординат отлажена концентрация носителей Р, а по оси абсциср - геометрический размер X диода в направлении от р-п перехода к омическому контакту. Такое распределение будет иметь место, если скорость поверхностной рекомбинации 8„ на омическом коитакте весьма велика .

№ 119271- 2 -

Прямой рабочий ток в таком диоде определяется толщиной W базы 1 и равен:

г КГ пр--

где q - заряд электрона;

Р - концентрация носителей заряда в области базы вблизи р-п

перехода;

Dp- коэффициент диффузии носителей заряда в области базы; и д-напряжение, прикладываемое к диоду; К - постоянная Больцмана; Т - температура в градусах Кельвина.

Время выключения t в таких диодах определяется количеством неосновных носителей, накапливаемых в области базы, которое уменьшается с уменьшением W.

Однако такому диоду свойственны два существенных недостатка. Уменьшение W приводит к росту обратного тока и не всегда удается получить омический контакт с , в результате чего уменьшение

толщины базы не будет привадить к падению и t.

Для устранения указанных недостатков при сохранении остальных параметров, свойственных диодам с тонкой базой, предлагается заменить омический невыпрямляющий контакт 3 дополнительным р-п переходом. При этом новая конструкция диода с тонкой базой в разрезе будет выглядеть так, как показано на фиг 3. Здесь омический контакт 3 заменен дополнительным р-п переходом 5, расположенным от основного р-п перехода на расстоянии W, меньшем, чем диффузионная длина L

базового материала. Омический контакт 6 создается теперь на некотором удалении от основного р-п перехода 2, а его внешний вывод соединяется с выводом от вспомогательного р-п перехода.

Расстояние между омическим контактом и основным р-п переходом должно в несколько раз превышать диффузионную длину L

При прохождении тока в прямом направлении в таком диоде носители заряда, подошедшие к поверхности дополнительного р-п перехода, свободно будут проходить через него, что будет эквивалентно большой скорости рекомбинации Sp са на омическом контакте диода с

тонкой базой обычной конструкции. Поэтому у такого диода прямое сопротивление .и время выключения будут малыми.

При подаче на диод предлагаемой конструкции напряжения в обратном направлении дополнительный р-п переход 5 не будет инжектировать носители, так как он будет находиться под напряжением, недостаточным для обеспечения сколько-нибудь заметной инжекции. Поэтому обратный ток такого диода (ток насыщения) будет определяться не толщиной базы W, как это имеет место в диодах с топкой базой обычной конструкции, а диффузионной длиной L базового материала. Таким образом, предлагаемая конструкция диода с тонкой базой обладает всеми параметрами обычного диода с тонкой базой и одновременно высоким отношением прямого тока к обратному, превышающему аналогичное отношение токов у рассматриваемых диодов обычной конструкции.

Второй вариант выполнения конструкции диода с тонкой базой показан на фиг. 4. Здесь внешнее соединение омического контакта с дополнительным р-п переходом 7 (фиг. 3) заменено внутренним соединением 8, получаемым при проплавлении омического контакта до соединения с дополнительным р-п переходом.

Q-U.6

Предмет изобретения

Плоскостной полупроводниковый диод с тонкой базой и QCHOBHHM

р-п переходом, отличающийся тем, что, с целью уменьшения обратного тока при сохранении малого прямого сопротивления, омический контакт с поверхностью базы, параллельный основному р-п переходу, выполнен в виде дополнительного р-п перехода, расположенного на расстоянии, в несколько раз меньшем диффузионной длины, а его внешний вывод электрически соединен с выводом от омического базового контакта, укрепленного на некотором удалении от р-п переходов.

W/////////Z //A

Фиг.

IV к

ajLZ.2