Полупроводниковый элемент Советский патент 1983 года по МПК H01L27/20 

18 Изобретете относится к обиасти полу проводниковой, тензометрии, в частности «(р)нет быть использовано при создании яйвктромвхашгческих преофазователей (тензометров, микрофонов, акселерометро с частогно-модулированным (ЧМ) выходным алектрическим сигнйлом; , Известны полупроводниковые электрохи мические преобразователи, в которьпс под аействием деформации изменяется ток через р - h переход ClJ. Наиболее близким техническим рёше-йием к предлагаемому является полупроводниковый элемент, чувствительный к внешним воздействиям, на основе пластин содержащей донорную примесь и концентр цией Мд и акцепторную npitt ecb. с концентрацией д при соотношении между ними , с планарными катодом и анодом Г2 Этот прибор чувствителен -./к различным внешним воздействиям: температуре, осзелению.Потоку яаериых частиц.Однако в качестве преобразователя, давление/электр ческий сигнал он :использоваться не может. Цепь изобретения - расширение функци ональныхвоамояшостей элемента. Поставленная цепь достигается тем., что в полупроводниковом элементе, чувствительном к внешним воздействиям на основе пластины, содержашей донорную примесь с концентрацией Мд ц.акйепторную примесь с концентрацией при соотношении между ними с планарными катодом и анодом на расстояни не бол ее 3L, от катода расположен инденатор геометрические размеры которого 1). удовлетворяют условию 1,) 5L,p где диффузионная длина дырок, при этом отношение расстояния . между анодом; и катодом к расстоянию меЖцу катодом и идентором не более 7. С противоположной стороны пластины создан высоколегированный слой, тип про водимости которого противоположен типу -проводимости пластамы, с электродом по всей его повфхности. На чертеже показан предлагаемый полупроводниковый элемент. Элемент содержит п -область 1, катод 2, анод 3, р± область 4, управляющий электрод 5, индекатор 6. На расстоянии не более 3 L р от катода расположен индентор, с помсшью которого осуществляется деформация полупроводникового кристалла ( Up -диф:фузионная длина дьфок). Это сделано 5 из-за того, что в кристаллах, в которых возбуждаются колебания тока типа рекомбинационных волн, вблизи катода локализуется активная область колебаний. Именно ее деформация будет приводить к изменению частоты колебаний тока. Протяжность этой . области 3 L, Отношение расстояния между Ш1анарнь1ми контактами к расстоянию между катодом и индентором должно быть не более семи иначе возможно возбуждение колебаний от нескольких активных областей. Это приведет к негармоничности вьпсодного сигнала; и к невоз можности преобразования давления в частотньгй сигнал. Размеры индентора D должныбыть заключены в пределах Цр -D St, . Минимальное значение D обусловлено пороговой чувствительностью прибора. Максимальный размер выбран из тех предпосылок, что должно быть механическое воамацение только одной активной области колебашй, прилегающей к ка-/ тоду. В противном случае колебания возбудятся от нескольких активных областей, что приведет к негармоничности выходного сигнала, и невозможности преобразования давления в частоту. , . Для получения управляемой выходной характеристики с противоположной стороны пластины по. крайней мере под одним контактом - катодом создан высоколегированный слой. ЕГО тип ПРО.ВОДИМОСТИ противополо.жен типу проводимости Ш1асти-« ны. По всей его поверхности выполнен металлический электрод. При подаче на него отрицательного - потенциала уменьшается эффективная толщина пластины за счет увеличения области пространственного заряда. При прохождении к планарным контакта.м прибора разности потенциалов (15)В в цепи, состоящей из источника напряжения, нагрузочного сопротивления и устройства, возникают синусоидальные авто- . колебаний тока с частотой f 12О Гц ж амплитудой U . 2О мВ. Эти спонтанные колебания тока вызваны генерацией . неустойчивости тока типа рекомбинационных волн. На управляющий электрод подается отрицательньтй потенциал величиной VQ -10 В. При приложении свер ху давления не индентор, расположенный на расстоянии 2 0,02 см от катода, изменяется частота автоколебщ1ий тока. Таким образом, давление преобразуется в частотно-модулированный электрический сигн. в разработанном макете устройства jполупроводниковая структура вьшолнена Акцепторной примесью яв.из кремния, с концентрацией М . пяется цинк I-IO , а цонорной примесью .7 фосфор q концентрацией Np 1,5-10 с Размеры полупроводниковой структуры , (0,24-0.16 0,О8) см 3. В качестве контактов, расположенных на состоянии 2,0 мм, используется напыленный металлический, алюминий, который вьгаолняется при температуре ; i С. На стороне кристалла| противоположной контактам, создается -область путем н пыления аллюминия, который затем вжигается при температуре i, 7ОО С, Для материала области полупроводниковой структуры, на котором расположены контакты (кремния п -типа с примесью цинка и фосфора), щ у/зибнная длина дырок равна на Up- 0,О12 см. Инцентор 8 54 представляет из себя корундовую иглу с радиусом закругления R 7О мкм. Технико-экономическая эффективность предлагаемого элемента состоит в том, что по своим функциональным возможностям он сможет заменить электромеханический преобразователь и преобразователь постоянного сигнала в ЧМ сигнал поскольку давление измеряется по частоте переменного сигнала, а частоту можно измерить с большей точностьто, чем амплитуду, то преимуществом предлагаемого устройства является большая чувствитепь.ность; кроме того, возможно непосредстееннр введение сигнала с заявляемого устройства в ЭВМ без его дополнительной обработки (модуляции и усиления);шэибор технологичен и его изготовле н fee требует больших затрат.

1. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ЭЛБ1ЧЕНТ, чувствительными к внешним воздействиям, на основе пластины, содержащей цонорную примесь с концентрацией NA и акцепторную примесь с концентра-, цией NA гфи соотношении между ними пленарными катодом и анодом, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, на расстоянии не более 3Lp от катода г расположен индентор, геометрические размеры которого 15 удовлетворяют условию Ц р D 5tp , где L, р - диффузионная длина дырок, при этом соотношение расстояния.между анодом, и катодом к расстоянию между катодом и инденгором не более семи. 2. Элемент по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью получения управляемой в гходной характеристики, с противоположной стороны пластины создан высоколегированный слой, тип прово« димости которого противоположен типу (Л проводимости пластины, с электродом по всей его поверхности. с OQ 09 о ;о ел