ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ИНДУКТИВНЫЙ ЭЛЕМЕНТ Советский патент 1972 года по МПК H01L29/06 

Изобретение относится к полупроводниковым приборам.

Известные полупроводниковые приборы с управляемым реактивным сопротивлением включают в себя р-п-структуру, выполненную на одном полупроводниковом материале, с омическими контактами, расположенными на р- и я-областях.

Основным недостатком такой конструкции является то, что реактивное сопротивление р-«-структуры имеет индуктивный характер (отрицательная емкость) только при высоких плотностях прямого тока, поэтому добротность такой индуктивности мала. При обратных и прямых напряжениях, меньших контактной разности потенциалов, реактивное сопротивление имеет емкостный характер. Кроме того, большая диффузионная емкость р-«-перехода, которая сильно зависит от частоты, сужает рабочий диапазон частот таких конструкций. Так, например, при изменении частоты от 90,0 до 600 кгц диффузионная емкость изменяется от 10 до 5-10 пф. Реактивное сопротивление, имеющее индуктивный характер, изменяется в том же диапазоне частот от 10 до 2-10 пф. Максимальное отношение отрицательной реактивной проводимости (индуктивное сопротивление) к активной проводимости не превышает 0,2. Указанный недостаток затрудняет использование приборов известных конструкций в широком интервале частот и особенно при высоких частотах.

Цель изобретения - разработка конструкции полупроводникового прибора с управляемым реактивиым сопротивлением, имеющего индуктивный или емкостный характер, с высокой добротностью индуктивности, который мог бы работать в широком интервале частот и имел иидуктивный характер реактивности

как при прямых, так и при обратных напряжениях смещения, включая нулевое.

Цель достигается тем, что прибор с управляемым реактивным сопротивлением выполняется в виде четырехслойной структуры, состоящей из двух слоев металла, между которыми располагается двухслойная полупроводниковая структура. Такая структура представляет собой два различных полупроводниковых материала одного типа проводимости.

Первый полупроводниковый материал имеет постоянный химический состав по толщине слоя, а второй является полупроводником с переменным химическим составом по толщине слоя, причем ширина его запретной зоны на

границе с первым полупроводниковым слоем больше, чем ширина запретной зоны первого полупроводника, и плавно уменьшается по направлению к омическому контакту. Металлические слои образуют с прилегающими к ним

такт. Между двумя полупроводниковыми материалама имеется потенциальный барьер.

Полупроводниковый прибор с управляемым реактивным сопротивлением состоит из слоя индия, слоя твердого раствора переменного состава AlxGai-xAs п-типа, слоя полупроводника GaAs и слоя индия. Ширина запретной зоны твердого раствора AlxGai-xAs плавно уменьшается по толщине слоя от 1,8-2,0 на границе с арсенидом галлия до 1,5-1,6 эв на границе с индием. Высота потенциального барьера на границе арсенида галлия и твердого раствора составляет 0,4-0,8 эв. Неактивное сопротивление предлагаемого прибора, имеющего емкостный характер, практически не зависит от частоты в диапазоне 0,465- 60 Мгц. Реактивное сопротивление прибора, имеющего индуктивный характер, в том же диапазоне частот меняется всего в 5 раз, тогда как индуктивность известных конструкций с р-п-переходами в более узком .диапазоне частот 0,09-0,6 Мгц меняется почти на два порядка.

Максимальное отнощение отрицательной реактивной проводимости (индуктивный характер) к активной проводимости в изготовленных приборах увеличивается с ростом частоты и на частотах выше 30 Мгц составляет больше единицы.

Прибор с управляемым реактивным сопротивлением (участок с индуктивным характером сопротивления) используется для компенсирования емкости конденсатора. При емкости конденсатора 144 пф на прибор подается напряжение, равное 0,165 в, при емкости конденсатора 445 пф - напряжение 0,205 в, при

этом величина реактивной проводимости схемы равна нулю.

Предлагаемый прибор может быть использован для управления частотным трактом электронных систем на расстоянии, в измерительных устройствах балластного типа, например в мостовых схемах, в измерительных трактах для увеличения разрешающей способности и уменьшения постоянной времени.

Предмет изобретения

1. Полупроводниковый индуктивный элемент, представляющий собой двухслойную полупроводниковую структуру с омическими контактами, отличающийся тем, что, с целью повышения добротности управляемого индуктивного сопротивления и расширения диапазона рабочих частот, полупроводниковая

структура состоит из двух различных полупроводниковых материалов одного типа проводимости, причем один из слоев имеет постоянный химический состав по толщине, а другой является полупроводником переменного химического состава, при этом ширина запретной зоны на границе полупроводниковых слоев больше, чем ширина запретной зоны первого полупроводника, и плавно уменьшается по направлению к омическому контакту.

2. Полупроводниковый прибор по п. 1, отличающийся тем, что двухслойная структура состоит из слоя GaAs и слоя твердого раствора переменного состава AlxGai-xAs, причем иа границе раздела этих полупроводников X

больше 0,3, а на границе твердого раствора с о,1ическим контактом X меньше 0,3.