pin結(jié)二極管的基本結(jié)構(gòu)有兩種,即平面的結(jié)構(gòu)和臺面的結(jié)構(gòu),如圖1所示。對于Si-pin133結(jié)二極管,其中i型層的載流子濃度很低(約為10cm數(shù)量級)電阻率很高、(約為k-cm數(shù)量級),厚度W一般較厚(在10~200m之間);i型層兩邊的p型和n型半導(dǎo)體的摻雜濃度通常很高(即為重?fù)诫s)。
平面結(jié)構(gòu)和臺面結(jié)構(gòu)的i型層都可以采用外延技術(shù)來制作,高摻雜的p+層可以采用熱擴(kuò)散或者離子注入技術(shù)來獲得。平面結(jié)構(gòu)二極管可以方便地采用常規(guī)的平面工藝來制作。而臺面結(jié)構(gòu)二極管還需要進(jìn)行臺面制作(通過腐蝕或者挖槽來實(shí)現(xiàn))。臺面結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是:①去掉了平面結(jié)的彎曲部分,改善了表面擊穿電壓;②減小了邊緣電容和電感,有利于提高工作頻率。
pin 結(jié)就是在 pin 結(jié)的空間電荷區(qū)分別在 i 型層兩邊的界面處, 而整個的 i 型層中沒有空 間電荷,但是存在由兩邊的空間電荷所產(chǎn)生出來的電場——內(nèi)建電場,所以 pin 結(jié)的勢壘區(qū) 就是整個的 i 型層。
①基本概念:
眾所周知,一般 p-n 結(jié)的導(dǎo)電(較大的正向電流以及很小的反向電流)主要是由于少數(shù) 載流子在勢壘區(qū)以外的兩邊擴(kuò)散區(qū)中進(jìn)行擴(kuò)散所造成的;擴(kuò)散區(qū)是不存在電場的電中性區(qū)。 在此實(shí)際上也就暗示著載流子渡越勢壘區(qū)的速度很快, 即忽略了存在強(qiáng)電場的勢壘區(qū)的阻擋 作用;當(dāng)然,這種處理也只有在勢壘區(qū)較。ㄐ∮谳d流子的平均自由程)時才是允許的。而 對于勢壘區(qū)厚度較大(≈載流子平均自由程)的 p-n 結(jié),則就需要考慮載流子在渡越勢壘區(qū) 的過程中所造成的影響,這種影響主要就是將增加一定的產(chǎn)生-復(fù)合電流。
但是,對于 pin 結(jié),雖然它的空間電荷區(qū)是在 i 型層兩頭的很薄的區(qū)域,然而其勢壘區(qū) (存在內(nèi)建電場的區(qū)域)卻是整個的 i 型層,則其勢壘區(qū)厚度必將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于載流子的平均自 由程,因此這時載流子渡越勢壘區(qū)過程中的產(chǎn)生-復(fù)合作用就再也不能忽略了。實(shí)際上,pin 1 結(jié)的單向?qū)щ娦砸舱怯捎谳d流子渡越 i 型層的特殊過程(復(fù)合與產(chǎn)生的過程)所造成的; 相反,i 型層兩邊的擴(kuò)散區(qū)卻對于 pin 結(jié)導(dǎo)電性能的影響較小?傊,pin 結(jié)的導(dǎo)電性能與 i 型層中載流子的復(fù)合作用有很大的關(guān)系。
、趐in 結(jié)中載流子的輸運(yùn)——導(dǎo)電機(jī)理: