微電子器件原理-第2章 二極管

1、第二章 二極管 2.1 集成電路二極管 2.2 發(fā)光二極管 2.3肖特基二極管 2.4 PIN二極管 2.5變?nèi)荻O管 2.6IMPATT二極管 2.7隧道二極管2.1 集成電路二極管最簡(jiǎn)單的 pn 結(jié)二極管 集成電路中隔離的結(jié)型二極管的平面工藝流程 電流集邊現(xiàn)象在p形襯底上擴(kuò)散形成重?fù)诫s的埋層 2.2 發(fā)光二極管 材料：直接帶隙半導(dǎo)體, 如砷化嫁 機(jī)理：當(dāng)電子從導(dǎo)帶躍遷填充價(jià)帶中的空位時(shí) , 電子和空穴直接復(fù)合 , 動(dòng)量不發(fā)生變化。適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu) , 這一躍遷所釋放的能量通常以光子的形式發(fā)射出去。 波長(zhǎng)：與禁帶寬度有關(guān)。2.3 肖特基二極管 由于高的結(jié)電容，經(jīng)典的PN結(jié)二極管不太適合于

2、高頻應(yīng)用。肖特基二極管具有低的結(jié)電容量，因此可在更高頻率下工作。 應(yīng)用：射頻檢波器、混頻器、衰減器、振蕩 器和放大器。 與常規(guī)PN二極管具有不同的反向飽和電流機(jī)制，它取決于穿過勢(shì)壘的多數(shù)載流子的熱電子發(fā)射。Si基肖特基二極管的剖面圖適用于很高頻下應(yīng)用的有附加絕緣環(huán)的肖特基二極管2.4 PIN二極管 應(yīng)用：高頻開關(guān)，電阻范圍從小于110k 的可變電阻器（衰減器），射頻工作 信號(hào)可高達(dá)50GHz 。 電壓是正向時(shí)，表現(xiàn)為受所加電流控制的可變電阻器。 電壓是反向時(shí)，類似于平行板電容器PIN二極管結(jié)構(gòu)PIN二極管中的電荷分布2.5 變?nèi)荻O管 負(fù)偏置條件下的PIN二極管 特定摻雜分布 特定中間層寬度

3、應(yīng)用：微波電路的頻率調(diào)諧；用于產(chǎn)生短脈沖2.6 IMPATT二極管 IMPATT：IMPact Avalanche and Transit Time（雪崩渡越時(shí)間） 原理：類似于PIN二極管，在N+和P層之間的界面上的高場(chǎng)強(qiáng)通過碰撞電離造成載流子的雪崩 與 PIN二極管的區(qū)別：它有高的電場(chǎng) 應(yīng)用：振蕩IMPATT二極管的特性IMPATT二極管的外加電壓、電離電流和總電流當(dāng)外加RF電壓VA建立的電場(chǎng)超過臨界閾值電平時(shí)，所產(chǎn)生的附加電離電流Iion過剩的載流子必須行進(jìn)穿過本征層到達(dá)P+層電離電流和外加之間的相移被裁剪使之達(dá)到90C 選擇合適的本征層長(zhǎng)度及適當(dāng)?shù)膿诫s濃度，能產(chǎn)生90C的附加時(shí)延。 2.7 隧道二極管 它有極高摻雜極窄的空間電荷區(qū)。結(jié)果造成電子和空穴超過導(dǎo)帶和價(jià)帶中的有效態(tài)密度。費(fèi)米能級(jí)轉(zhuǎn)移到N+層的導(dǎo)帶和P+層的價(jià)帶上去。 存在有限的概率使電子穿過窄隙進(jìn)行交換隧道二極管及其能帶模型隧道二極管的I-V曲線 在高正向電壓偏置下隧道二極管的電流近似于PN結(jié)二極管的電流隧道二極管的電流電壓特性及與能帶結(jié)構(gòu)比較1隧道二極管的電