Полупроводниковый прибор

2394 Ф-М Т, Ищ ОПИСАН ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Саветскик Соииалистических РеспубликЗависимое от авт, свидетельства21 р, 11/О614695/26-25) аявлено 24.Х 11.19 кирисоединением з 1 ПК Н 01 Комитет по делам изобретеиий и открцтиР при Совете Мииистрсв СССРриоритетпубликовано 12.11.1968. Бюллетень Мата опубликования описания 7,Ч.1963 УДК 621.382.2(088.8) второбретен И. Стафее явител ОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ПРИБОР При высоких уроь1 для диодоввольтамперной хара нях ъекции и условии следующектеристики: с 1 ск 7 ра жение д Й сй -Кс -2 Ч:,1. Ь -. 1) Известны полупроводниковые приборы с одним илн несколькими р - и - переходами, включенными в прямом направлении и уда- ленными от контакта, не препятствующего движению неосновных носителей. В известных приборах желательно иметь как можно меньше отношение расстояния между контактами к длине диффузионного смещения,В предлагаемых приборах толщина слоя полупроводника между переходом и при низ ких уровнях инжекции контактом выбрана в несколько раз большей длины диффузионного смещения, а в качестве материала использован высокоомный полупроводник.В этих приборах в прямом направлении 15 практически все напряжение падает на толще полупроводника и лишь малая доля - на р - и - переходе. Сопротивление толщи при высоких уровнях инъекции полностью опред.- ляется концентрацией неравновесных носи телей. Последняя зависит от величины инъекционного тока, т. е, от напряжения на р - -и - переходе, и от длины диффузионного смещения.В таком диоде изменение (например, умень шение) проводимости толщи вызывает соответствующее уменьшение напряжения на р - и - переходе. Последнее же приводит и уменьшению инъекции носителей в полупроводник, т. е. к снижению концентрации нерав новесных носителей и к дополнительномууменьшению проводимости толщи. Это вторпчнос уменьшение проводимости приводит к новому снижению напряжения на р - и - переходе, т. е. к новому снижению инъекционного тока и т. д. Такой процесс изменения тока продолжается до установления нового стационарного состояния. Первоначальное изменение проводимости толщи спускает лавинный механизм изменения про. водимости диода в том же направлении, что и первичное изменение. Таким образом, структура р - и - переход плюс толща полупроводника достаточной ширины при высоких урознях инъекции оказывается способной усиливать первичное воздействие, оказанное на проводимость толщи полупроводника.(3) где 1 - плотность тока;ч - полное приложенное к диоду напряжение;с 1 - заряд электрона;1 - постоянная Больцмана;Т - абсолютная температура;д - толщина диода, т. е. расстояние отобласти объемного заряда р - и - перехода до омического контакта;1 - эффективная длина диффузионногосмещения 10 15 КТ р.р -.2 Ь,Ь =отношенис подвижностей электронов Рр Как видно из формул 1 - 3, прямой ток злЙвисит от отношения - . Ток экспоненциаль- З 01.но меняется с изменением С, которая, в свою очередь, связана экспоненциальной зависимойстью с отношением - . Таким образом, при1.35 условии 1 ь1 любое воздейсгвие на отноЙшение - приведет к сильному изменению40 тока. Формулы 1 - 3 описывают стационарные вольтамперные характеристики при наличии инъекции только из основного р - п - переход да. Поэтому они характеризуют изменение тока диода практически только при воздействииЙна отношение - , т, е. при воздействиях,1.непосредственно не меняющих концентрацию 50 неравновесных носителей. Однако возможно воздействие и непосредственно на концентрацию неравновесных носителей. Это возможно, например, при осве щении светом или другим излучением путем введения неосновных носителей из дополнительного р - и а - перехода (или точечного контакта), осуществленного на базовой области. 60Так, управление током диода путем модуляции величины д возможно, например, изменснием ширины слоя объемного заряда, если она достаточно велика. Такой способ может быть осуществлен в приборах из полупровед и дырок;р, - удельное сопротивление исходного всщества;р - время жизни неосновных носителей,ника с малой концентрацией примесей и носителей (порядка 10+1012 см - 3)Управление током посредством модуляции длины диффузионного смещения возможно несколькими путями, например, изменяя подвижность носителей, Подвижность, в частности, зависит от напряженности магнитного поля. Например, поле Н 20000 э при комнатной температуре изменяет рр на 30 - 40%. Соответствующее изменение 1. будет под рядка 15 - 20%. Следовательно, при - о и Т= 10" Т, такое поле будет изменять ток в несколько десятков раз, Благодаря высокой магниточувствительности таких диодов на их основе могут быть созданы различные приборы для измерения магнитного поля, а также для усиления электрических сигналов.Кроме подвижности длина диффузионного смещения зависит также и от времени жизни -р. Следовательно, любой фактор, влияющий на т , будет оказывать влияние и на ,Одной из причин, влияющих на тр, является скорость поверхностной рекомбийации, которая очень сильно зависит от состояния поверхности и от окружающей среды,Время жизни может зависеть также и от концентрации неравновесных носителей. Оно либо возрастает, либо убывает в зависимости от целого ряда параметров вещества, а также от температуры. Время жизни зависит от концентрации лишь в узкой области концентраций.Если с ростом уровня инъекции время жизни возрастает, то наблюдается самоумножение носителей. Неосновные носители, инъек-, тированные из р - п - перехода, повышают время жизни в толще полупроводника, Это приводит к,дополнительному повышению концентрации неравновесных носителей и, следовательно, к дополнительному повышению проводимости толщи полупроводника, что приводит к резкому возрастанию тока. Можно показать, что такой лавинный процесс самоумножения тока приводит к появлению участка отрицательного сопротивления в прямой ветви диода. Такие приборы могут быть использованы для генерации колебаний различной формы, а также в ряде других схем.Если с ростом тока время жизни убывает, то также возможно появление участка отрицательного сопротивления. На время жизни может влиять освещение, а также инжекция носителей из дополнительного контакта. Следовательно, если с ростом концентрации неравновесных носителей время жизни возрастает, то такие диоды будут очень чувсгвительны к освещению и могут быть использованы как чувствительные приемники света, а также и других видов излучения,При этих же условиях на основе такого диода введением дополнительного инжектирующего контакта в базовую область создают новый тип транзистора.Заказ 10121 Тираж 530 ПодписноеЦ 11 ИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССРМосква, Центр, пр. Серова, д, 4 Типография, пр. Сапунова, 2 В качестве материала для изготовления предлагаемь 1 х приборов можно использовать высокоомный полупроводник, в котором время жизни неосновных носителей зависит от их концентрации. Предмет изобретенияПолупроводниковый прибор с одним или несколькими р - и - переходами, включенными в прямом направлении и удаленными от контакта, не препятствующего движению неосновных носителей, отличающийся тем, что, с целью регулирования тока прибора при внешних воздействиях, например, магнитного поля, светового или другого излучения, измечения состава окружающей среды, либо внутренних, например, протекающего через него 5 тока, на параметры неравновесной проводимости, например, время жизни, подвижность не- основных носителей, при высоких уровнях инжекции последних, толщина слоя полупроводника между р - и - переходом и упомянутым 10 контактом выбрана в несколько раз большейдлины диффузионного смещения при низких уровнях инжекции, а в качестве материала использован высокоомный полупроводник.