Полупроводниковый элемент

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН А З(51) О ВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ. П ДЕЛАМОПИСАНИЕ ИЗОБРК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Институт радиотехники и электроники АН СССР .(54)(57) 1, ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙЭЛЕМЕНТ; чувствительный к внешнимвоздействиям, на основе пластины, содержащей покорную примесь с концентрациейМ и акцепторную примесь с концентра-.цией Мд при соотношении между ни.80893095 ми М (й(2 МА, с планарными кат.опоми анопом, о т л и ч а ю ш и й с я тем,что, с целью расширения функциональныхвозможностей, на расстоянии не более3. от катода ф расположен инпентор,геометрические размеры которого 3уповлетворяют условию , (3 ( 51.р Фгпе Р - диффузионная длина пырок, приэтом соотношение расстояния между анодом и катодом к расстоянию межпу катодом и индентором не более семи,2.Элементпоп. 1, отличающ и й с я тем, что,.с целью полученияуправляемой выходной характеристики,с противоположной стороны пластины созпан высоколегированный слой, тип проводимости которого противоположен типупроводимости пластины, с электродом повсей его поверхности. (8030Изобретение относится к области полу-;йроводннковой. тенэометрии, в частностиМоащ бысть использовано при созцанииелектра 4 еханических преобразователей(тенэометров микрофонов; акселерометров) 5с частотно-модулированным ( ЧМ) выходнымФэлектрическим сигналом;Известны полупроводниковые электрохимические преобразователи, в которых поддействием цеформации изменяется ток череэ р - ьперехоц 1.Наиболее близким техническим реше-.нием к предлагаемому является полупроводниковый элемент, чувствительный квнешним воздействиям, на основе пластинысодержащей цонорную примесь с концентрацией Я и акцепторную примесь. сконцентрацией И д при соотношении между ними И, С 1 Ч 2 йд, с ппанарнымикатодом и анодом Г 2Этот прибор чувствителенк различ-ным внешним воздействиям: температуре,осаешению,потоку ядерных частиц. Однако вкачестве преобразователя. давление/электрический сигнал он использоваться не может эЦель изобретения - расширение функциональных возможностей элемента.. Поставленная цель достигается тем,30что в полупровоцниковом элементе,чувствительном к внешним воздействиям,на основе пластины, содержащей цонорнуюпримесь сконцентрацией Й.л ц.акцепторную примесь с концентрацией Чпри соотношении между ними Ч (Х (2 М 35с планарными катодом и анодом на расстояниине более 3 от катода расположен инденатор геометрические размеры котороРго П удовлетворяют условию Ь, ( З(.40Р;,дырок, при этом отношение расстояния .между анодом и катодом к расстояниюмежду катоном и ицентором не более 7,С противоположной стороны пластинысоздан высоколегированный слой, тип про водимости которого противоположен типу проводимости пластины, с электродомпо всей его поверхности.На чертеже показан прецлагаемыйполупроводниковый элемент. 50Элемент содержит и -область 1,катод 2, аноц 3, Р+ область 4, управляющий электрод 8 индекатор 6.На расстоянии не более 3 Ьр от катода расположен индентор с помощью 55которого осуществляется деформацияполупроводникового кристалла ( 1, р -дир;фуэионная длина дырок). Это сцелано из-за того, что в кристаллах, в которыхвозбуждаются колебания тока типа реком.бинационных волн, вблизи катода локализуется активная область колебаний, Именно ее деформация буцет приводить к изменению частоты колебаний тока. Протяжность этой .области 3 1. р . Отношениерасстояния между планарными контактамик расстоянию между катодом и инценторомдолжно быть не более семи иначе возможно возбужцение колебаний от несколькихактивных областей. Это приведет кнегармоничности выхоцного сигнала ик невозможности преобразования цавленияв частотный сигнал. Размеры инцентораЭ цолжны быть заключены в пределахр С О ( Ыр. Минимальное значение Х)обусловлено йороговой чувствительностьюприбора. Максимальныйразмер выбран изтех предпосылок, что должно быть механическое возмещение только одной активной области колебаний, прилегающей к катоду, В противном случае колебания возбуцятся от нескольких активных областей,что приведет к негармоничности выхоцного сигнала и невозможности преобразования давления в частоту.Йля получения управляемой выходнойхарактеристики с противоположной стороГны пластины по крайней мере поц однимконтактом - катодом создан высоколегированный слой. Его тип проводимостипротивоположен типу проводимости пластины. По всей его поверхности выполненметаллический электрод, При.подаче нанего отрицательного потенциала уменьша ется эффективная толщине пластины засчет увеличения области пространственного заряда,При прохождении к планарным контактам прибора разности потенциалов ( 15) Вв цепи, состоящей из источника напряжения, нагрузочного сопротивления и устройства, возникают синусоидальные автоколебаний тока с частотой Е = 120 Гци амплитудой О =, 20 мВ, Эти спонтанные колебания тока вызваны генерацией .неустойчивости тока типа рекомбинационных волн. На управляющий электроцподается отрицательньФ потенциал величиной Ч = - 10 В. При приложении свер-ху давления на индентор, расположенныйна расстоянии 0 = 0,02 см от катода,изменяется частота автоколебаний тока.Таким образом, давление преобразуетсяв частотно-модулированный электрическийсигналеВ разработанном макете устройстваполупроводниковая структура выполнена3 8930954 из кремния. Акцепторной примесью яв-представляет из себя корунцовую иглу с ляется цинк с концентрацией Мд , радиусом закругления Й щ 70 мкм. е 1 10 ф.см З, а донорной примесью - Технико-экономическая эффективность фосфор с концентрацией М= 1,510 см, предлагаемого элемента состоит в том, Размеры полупроводниковой структуры .что по своим функциональным возмож- (0,24 .0,160,08) см З. В качестве ностям он сможет заменить электромехаконтактов, расположенных на состоянии нический преобразователь и преобразова-, 2,0 мм, используется напыленный метал- тель постоянного сигнала в ЧМ сигнал лический, алюминий, который выполняет- поскольку давление измеряется по частотеЭ ся при температуре, 1 = 400 С. На 10 переменного сигнала, а частоту можноостороне кристалла, противоположной кон-, измерить с большей точностью, чем амптактам, созцается р -область путем на- литуцу, то преимуществом предлагаемого пыления аллюминия, который затем вжи- устройства является большая чувствительгается при температуре 1 " 700 Сность; кроме того, возможно непосредстДля материала области полупроводнико вению ввецение сигнала с заявляемого вой структуры, на котором расположены устройства в ЭВМ без его дополнительной контакты (кремния и -типа с примесью эбработки 1 модуляции и усиления); поицинка и фосфора) цв 3 фузионная длина бор технологичен и его изготовлбныэ М цырок равнана Ь 0,012 см. Инцентор требует больших затрат.Составитель В. ЮдинаРедактор .Е, Мефонова Техрец М.Надь Корректор И. Эрдейи,7969/1 Тираж 703 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета, СССР по целам изобретений и открытий113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., ц. 4/5,Филиал ППП Патент", г. Ужгород; ул. Проектная,.4