Формирование структуры варикапа

При выборе материала для изготовления варикапа и при формировании его структуры необходимо учитывать ряд факторов.

Для изготовления низкочастотных варикапов целесообразно использовать полупроводниковые материалы с большой шириной запрещенной зоны (кремний, арсенид галлия), что обеспечивает большее значение дифференциального сопротивления p-n перехода. Для изготовления высокочастотных варикапов следует выбирать исходные полупроводниковые материалы с большей подвижностью носителей заряда (арсенид галлия, германий с электропроводностью n-типа), чтобы уменьшить последовательное сопротивление базы.

Для уменьшения сопротивления базы без уменьшения пробивного напряжения базу варикапа делают двухслойной рис (1.18). при этом низкоомный слой базы представляет собой подложку относительно большой толщины, обеспечивающий необходимую механическую прочность структуре прибора. Высокоомный слой базы с тем же типом электропроводности имеет малую толщину (несколько микрометров). Он может быть создан методом эпитаксиального наращивания.

Увеличение коэффициента перекрытия по емкости можно достичь за счет неоднородного легирования примесями вблизи металлургической границы p-n перехода, например методом диффузии. Тогда при низком изменении соответствует плавному p-n переходу, а при высоком- резкому. Для получения еще более резкой зависимости от в базе варикапа создают аномальное распределение примесей с градиентом концентрации другого знака по сравнению со знаком градиента концентрации в базе диффузионного диода 1.19.

При этом основная часть базы варикапа (подложка) будет низкоомной, а большое удельное сопротивление слоев базы, прилегающих к p-n переходу, обеспечивает необходимое пробивное напряжение варикапа.

Выбор исходного материала и расчет основных геометрических размеров варикапа

Удельное сопротивление исходного материала для формирования структуры варикапа рассчитывают по формуле (1.3) исходя из заданного значения максимального рабочего напряжения прибора и учитывая, что оно должно быть меньше пробивного напряжения и обычно составляет .

Полагая, что большая часть объемного заряда электронно-дырочного

перехода лежит в высокоомной области базы, и считая, что при комнатной

температуре все принесшие атомы в полупроводниковой подложке ионизированы, по найденному значению определяют концентрацию легирующей принеси в базе варикапа, прилегающей к р-п-переходу‚ по формуле (1.5).

Обычно принимается, что концентрация легирующей примеси в низкоомной области, прилегающей к р-п-переходу, в тысячу раз больше, чем соответствующая концентрации примеси в высокоомной области.

По заданному значению емкости варикапа при заданном малом напряжении смещения можно выполни, необходимую площадь электронно-дырочного перехода варикапа по формуле:

где удельная емкость определяется из соотношения:

Толщина электронно-дырочного перехода варикапа, соответствующая

заданному значению напряжения смещения, предварительно рассчитывает

по формуле (1.8) и должна учитывать контактную разнос“ потенциалов, определяемую по формуле (1.9), которой нельзя пренебрегать при небольших напряжениях смещения. для оценки толщины высокоомной части базы следует определить толщину электронно-дырочного перехода варикапа, соответствующую заданному значению максимального рабочего напряжения прибора. Толщина базы должна быть несколько больше полученной толщины электронно-дырочного перехода. Обычно принимают .

1. Расчет основных параметров варикапа при p⁺-n – переходе.