RU1581149C

RU1581149C - Высоковольтный диод с резким восстановлением обратного сопротивления

Info

Publication number: RU1581149C
Authority: RU
Inventors: В.И. Брылевский; И.В. Грехов; В.М. Ефанов; А.Ф. Кардо-Сысоев; И.А. Смирнова; И.Г. Чашников; Д.И. Шеметило
Original assignee: Физико-технический институт им.А.Ф.Иоффе
Priority date: 1987-07-06
Filing date: 1987-07-06
Publication date: 1994-09-15

Abstract

Изобретение относится к полупроводниковой импульсной технике, а именно к полупроводниковым приборам для формирования высоковольтных перепадов напряжения наносекундного диапазона. Целью изобретения является увеличение диапазона длительностей и амплитуд импульсов прямого тока. В основе работы диода лежит физический процесс накопления носителей в слаболегированных слоях на этапе накачки с последующим рассасыванием их на этапе протекания обратного тока. Диод представляет собой полупроводниковую структуру с контактами, содержащую слаболегированный слой, заключенный между сильнолегированными слоями, в которую введен дополнительный слаболегированный слой, расположенный между слаболегированным и одним из сильнолегированных слоев. Тип проводимости дополнительного слоя совпадает с типом проводимости прилегающего к нему сильнолегированного слоя и противоположен типу проводимости слаболегированного слоя. Концентрация легирующей примеси в дополнительном слое и его толщина отвечают определенным соотношениям. Диод является выходным элементом генератора резких перепадов напряжения и может использоваться в сочетании с различными генераторами импульсов накачки без жесткой регламентации их параметров. 1 ил.

Description

Изобретение относится к полупроводниковой технике, а именно к полупроводниковым приборам, используемым для формирования высоковольтных перепадов напряжения наносекундного диапазона.

Целью изобретения является увеличение диапазона длительностей и амплитуд импульсов прямого тока.

На чертеже показана структура предлагаемого диода.

Диод состоит из омических контактов 1 и 2, к которым примыкают сильнолегированные слои 3 , 4 полупроводника с разным типом проводимости. Между слоями 3, 4 располагаются сильнолегированный слой 5 n-типа проводимости и дополнительный слой 6 р-типа проводимости.

В диоде обеспечивается большая скорость восстановления обратного сопротивления при увеличении длительности импульса накачки и уменьшении его амплитуды за счет создания дополнительного слоя. В диоде c таким слоем при накачке неравновесные носители накапливаются одновременно в дополнительном и слаболегированном слоях. При протекании обратного тока образование области объемного заряда у p-n-перехода и связанное с ним медленное повышение напряжения на диоде исключается за счет взаимной компенсации объемных зарядов, идущих через переход встречных потоков электронов и дырок. В диоде с дополнительным слоем р-типа проводимости этот слой играет роль резервуара электронов, которые при протекании обратного тока компенсируют объемный заряд идущих навстречу дырок.

Высоковольтный диод может быть изготовлен с помощью эпитаксиальной и диффузионной технологии.

П р и м е р. Структура p⁺-p-n-n⁺ изготовлена на основе слаболегированного кремния n-типа проводимости с концентрацией примеси (фосфор) 10¹⁴ см^-3. Дополнительный слаболегированный слой создан путем диффузии быстродиффундирующей примеси (алюминий) с глубокой длительной разгонкой. Поверхностная концентрация алюминия после разгонки ≈10¹⁷ см^-3, а толщина дополнительного слоя d₁ = 10^-2 см. Оценка для W₀₀₃₁ в предположении линейного распределения примеси дает величину не мене 25 мкм. Сильнолегированный слой р-типа проводимости, полученный путем неглубокой диффузии бора, характеризуется поверхностной концентрацией ≈10¹⁹ см^-3 и толщиной d₃ = 10^-3 см. Сильнолегированный слой n-типа проводимости создан посредство диффузии фосфора на глубину 8× 10⁴ см и имеет поверхностную концентрацию на менее 10²⁰ см^-3. Толщина слаболегированного слоя n-типа d₂ = 10^-2 см.

Диапазон длительностей и амплитуд импульсов накачки при использовании высоковольтного диода в принципе не ограничен. При импульсах накачки с длительностью больше времени жизни носителей заряда в дополнительном слое неизбежны потери энергии при накачке. Если исключить указанные потери и считать, что время жизни неосновных носителей заряда в дополнительном слое равно 50 мкс, то увеличение длительности импульса накачки и уменьшение его амплитуды может достигать двух порядков.

Claims

ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ДИОД С РЕЗКИМ ВОССТАНОВЛЕНИЕМ ОБРАТНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ, содержащий слаболегированный слой n-типа проводимости, расположенный между двумя сильнолегированными слоями разного типа проводимости, и два омических контакта, отличающийся тем, что, с целью увеличения диапазона длительностей и амплитуд импульсов прямого тока, в него введен дополнительный слой p-типа проводимости, расположенный между сильнолегированным слоем p⁺-типа проводимости и слаболегированным слоем n-типа проводимости, причем концентрация легирующей примеси в дополнительном слое N₁ и его толщина d₁ удовлетворяют соотношениям
N₃ > N₁ ≥ N₂ ;
W₀₀₃₁ ≅ d₁ ≅ d₂ ,
где N₂ и d₂ - концентрация и толщина слаболегированного слоя соответственно;
W₀₀₃₁ - ширина области объемного заряда в дополнительном слое при напряжении лавинного пробоя;
N₃ - концентрация примеси в сильнолегированном слое n-типа проводимости.