2. Понятие p-n перехода. Каким способом создается? Понятие потенциального барьера.

Понятие p-n перехода

   Основным элементом большой группы полупроводниковых приборов является электронно-дырочный переход. Такой переход представляет собой область между двумя полупроводниками разного типа проводимости, объединенную основными носителями заряда. В зависимости от характера распределения концентрации примеси в объединенном p-n слое переходы бывают ступенчатыми (резкими) и плавным.

Методы создания p-n-переходов.

Электронно-дырочные переходы в зависимости от технологии изготовления разделяются на точечные, сплавные, диффузионные, эпитаксиальные, планарные и другие.

1. Точечные переходы.

Образуются точечно-контактным способом . К полированной и протравленной пластине монокристаллического полупроводника n-типа подводят иглу, например из бериллиевой бронзы с острием 20-30 мкм. Затем через контакт пропускают мощные кратковременные импульсы тока. Место контакта разогревается до температуры плавления материала зонда, и медь легко диффундирует внутрь полупроводника образуя под зондом небольшую по объему область p-типа. Точечные переходы применяют при изготовлении высококачественных диодов для радиотехнического оборудования.

2. Сплавные переходы.

Обычно получают вплавлением примеси в монокристалл полупроводника. Монокристалл, например, германия n-типа распиливают на пластины толщиной 200-400 мкм и затем после травления и полировки разрезают на кристаллы площадью в два-три миллиметра и больше. На кристаллы, помещенные в графитовые кассеты, накладывают таблетку акцепторного материала, чаще всего индия. Затем кассета помещается в вакуумную печь, в которой таблетка индия и слой германия под ней расплавляются. Нагрев прекращается и при охлаждении германий кристаллизуется, образуя под слоем индия слой p-типа. Застывшая часть индия представляет собой омический (невыпрямляющий) контакт, на нижнюю часть пластины наносят слой олова, который служит омическим контактом к германию n-типа. К индию и олову припаивают выводы обычно из никелевой проволочки.

3. Диффузионные переходы.

Диффузионные переходы получают диффузией примесного вещества в исходную полупроводниковую пластинку. Это один из наиболее широко используемых методов получения p-n-перехода, он имеет несколько разновидностей.

При планарном методе диффузии переходы получают, используя изолирующий слой, препятствующий диффузии примесей. Фотолитографическим методом в определенных местах окисла получают «окна», через которые диффундирующие примеси проникают в n-слой, образуя переход. Методы диффузии обеспечивают получение плавных p-n переходов и используются при изготовлении интегральных микросхем. Следует отметить, что в последние годы широкое распространение получили такие методы формирования p-n-переходов, как ионное легирование и молекулярно-лучевая эпитаксия.

Потенциальный барьер

ПОТЕНЦИАЛЬНЫЙ БАРЬЕР, ограниченная в пространстве область высокой потенциальной энергии частицы в силовом поле, по обе стороны от которой энергия более или менее резко спадает. Потенциальный барьер соответствует силам отталкивания. В отличие от классической механики, где потенциальный барьер - непреодолимая преграда для частицы с энергией E, меньшей высоты потенциальный барьер U0, в квантовой механике благодаря туннельному эффекту такая частица может "пройти" через потенциальный барьер, а частица с большей энергией - отразиться от него.